JP6215048B2 - Thermal storage management system - Google Patents
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Description
本発明は、環境に放出される廃熱などの熱エネルギーを着脱式蓄熱容器に蓄熱し、この着脱式蓄熱容器を保管又は熱エネルギーが必要な場所に移送して利用する蓄熱管理システムに関するものである。 The present invention relates to a heat storage management system for storing heat energy such as waste heat released to the environment in a detachable heat storage container, and storing or transporting the detachable heat storage container to a place where heat energy is needed. is there.
近年、化石燃料の枯渇、原子力依存からの脱却、或いは、自然環境の破壊と地球温暖化などの問題が取り上げられ、環境に放出されている熱エネルギーを有効に利用する技術への関心が高まっている。特に、ゴミ焼却施設、発電所、製鉄所、各種工場等から放出される高温の熱エネルギーが利用されないまま多量の廃熱として環境に放出されているのが現状である。これらの環境に放出されている熱エネルギーを回収し、有効に利用することを目的として種々の蓄熱技術が検討されている。 In recent years, issues such as depletion of fossil fuels, departure from dependence on nuclear power, or destruction of the natural environment and global warming have been taken up, and interest in technologies that effectively use thermal energy released to the environment has increased. Yes. In particular, high-temperature thermal energy released from garbage incineration facilities, power plants, steelworks, various factories, etc. is released into the environment as a large amount of waste heat without being used. Various heat storage technologies have been studied for the purpose of recovering and effectively using the thermal energy released to these environments.
一般に蓄熱技術は、物質の顕熱や潜熱といった熱エネルギーを利用する直接蓄熱と、化学エネルギーを利用する間接蓄熱の2種類に分類される。直接蓄熱における顕熱蓄熱は、物質の温度上昇の形で熱エネルギーを蓄熱する方法であり、蓄熱材の取扱い容易性、装置の簡易性など経済性の点で好ましい方法である。しかし、物質の蓄熱密度が小さく、長距離の移送や長期間の蓄熱では熱損失が大きいという問題がある。また、直接蓄熱における潜熱蓄熱は、物質の溶解、凝固、蒸発、凝縮、昇華などの相変化の形で熱エネルギーを蓄熱する方法であり、顕熱蓄熱に比べれば蓄熱密度が大きいが、蓄熱・放熱の温度は一定である。また、潜熱蓄熱においても長距離の移送や長期間の蓄熱では熱損失が大きいという問題がある。 In general, heat storage technology is classified into two types: direct heat storage using thermal energy such as sensible heat and latent heat of materials, and indirect heat storage using chemical energy. Sensible heat storage in direct heat storage is a method of storing thermal energy in the form of an increase in the temperature of a substance, and is a preferable method from the viewpoint of economy such as ease of handling the heat storage material and simplicity of the apparatus. However, there is a problem that the heat storage density of the substance is small, and heat loss is large in long-distance transfer and long-term heat storage. In addition, latent heat storage in direct heat storage is a method of storing thermal energy in the form of phase change such as substance dissolution, solidification, evaporation, condensation, sublimation, etc., and the heat storage density is larger than sensible heat storage. The temperature of heat dissipation is constant. In addition, there is a problem that heat loss is large in long-distance transfer and long-term heat storage in latent heat storage.
一方、間接蓄熱における化学蓄熱は、物質の吸脱着熱、融解熱、希釈熱などの化学反応の形で熱エネルギーを蓄熱する方法であり、顕熱蓄熱や潜熱蓄熱に比べ蓄熱密度が非常に大きくなる。また、化学反応前後の物質が安定であれば、放熱ロスが殆どなく長距離の移送や長期間の蓄熱においても熱損失が生じない。更に、化学蓄熱においては、蓄熱温度と異なる温度、場合によっては蓄熱温度よりも高温で熱エネルギーを放出することのできるケミカルヒートポンプ機能も有している。そこで、化学蓄熱は、熱エネルギーを化学物質に変換して長期間保管し或いは遠隔地に安定して移送することができるので、蓄熱管理システムとして好適である。 On the other hand, chemical heat storage in indirect heat storage is a method of storing heat energy in the form of chemical reactions such as heat of adsorption / desorption of substances, heat of fusion, heat of dilution, etc., and the heat storage density is much larger than sensible heat storage and latent heat storage. Become. Moreover, if the substance before and after the chemical reaction is stable, there is almost no heat dissipation loss, and no heat loss occurs during long-distance transfer or long-term heat storage. Furthermore, chemical heat storage also has a chemical heat pump function that can release thermal energy at a temperature different from the heat storage temperature, and in some cases higher than the heat storage temperature. Therefore, chemical heat storage is suitable as a heat storage management system because it can convert thermal energy into a chemical substance and store it for a long time or stably transfer it to a remote place.
ところが、蓄熱管理システムの開発や実用化においては、その多くの事例が潜熱蓄熱によるものである。例えば、下記特許文献1に係る熱エネルギー供給方法においては、蓄熱材を収容する主蓄熱ユニットに熱エネルギーを蓄熱した状態で搬送するというものであるが、これに使用する蓄熱材は潜熱蓄熱材を充填した蓄熱カプセルを利用するものである。また、下記特許文献2に係る熱貯蔵ユニットにおいては、蓄熱材とこの蓄熱材と直接接触することにより熱交換する熱交換媒体とが収容された蓄熱容器を蓄熱した状態でトラックなどの移送手段で移送するというものであるが、この蓄熱材も潜熱蓄熱材が利用されている。
However, in the development and practical application of a heat storage management system, many cases are due to latent heat storage. For example, in the thermal energy supply method according to
これらの潜熱蓄熱材を利用した蓄熱管理システムは、100℃前後或いはそれ以下の比較的低温の熱エネルギーを簡単な設備で近距離の移送をするものである。しかし、潜熱蓄熱材の利用は、上述のように、長距離の移送や長期間の蓄熱では熱損失が大きいという問題があり、ゴミ焼却施設、発電所、製鉄所、各種工場等から放出され利用されないまま環境に放出されている多量の廃熱を有効に利用するには限界がある。また、従来利用が難しかった数百度の高温の廃熱を効率よく利用する上でも化学蓄熱による蓄熱管理システムの開発が望まれている。 The heat storage management system using these latent heat storage materials transfers relatively low-temperature heat energy at around 100 ° C. or lower using simple equipment at a short distance. However, as mentioned above, the use of latent heat storage materials has the problem of large heat loss in long-distance transfer and long-term heat storage, and is released from waste incineration facilities, power plants, steelworks, various factories, etc. There is a limit to the effective use of the large amount of waste heat that is released to the environment without being used. In addition, the development of a heat storage management system using chemical heat storage is also desired in order to efficiently use high-temperature waste heat of several hundred degrees that has been difficult to use.
本発明においては、化学蓄熱によって効率よく稼働できる蓄熱管理システムとして、化学蓄熱材の中でも脱水反応・水和反応により吸熱・発熱を生ずる物質を使用する方法が望ましいと考える。何故ならば、高温の廃熱を蓄熱する際には、その温度域で脱水反応を生じる物質を選択して利用することができる。一方、放熱する際には、その化学蓄熱材と水蒸気との相平衡を利用することができる。すなわち、その化学蓄熱材と水和反応する水蒸気の温度と圧力を制御することにより、蓄熱時と異なる任意の温度で放熱を行うことができる。 In the present invention, as a heat storage management system capable of operating efficiently by chemical heat storage, a method of using a substance that generates heat or heat by dehydration or hydration reaction among chemical heat storage materials is desirable. This is because when high-temperature waste heat is stored, a substance that causes a dehydration reaction in that temperature range can be selected and used. On the other hand, when radiating heat, the phase equilibrium between the chemical heat storage material and water vapor can be used. That is, by controlling the temperature and pressure of water vapor that hydrates with the chemical heat storage material, heat can be radiated at an arbitrary temperature different from that during heat storage.
これらの化学蓄熱材においては、蓄熱段階の脱水反応で化学蓄熱材から脱離した反応水(脱水反応水)が水蒸気として発生する。この脱離反応水を化学蓄熱材から排除する必要があり、例えば、凝縮器のような機器を用いて脱水反応水の除去を行うようにする。一方、放熱段階の水和反応では化学蓄熱材に水或いは水蒸気を反応水(水和反応水)として供給する必要がある。これには、例えば、蒸発器のような機器を用いて水和反応水を蒸発させて水蒸気とし化学蓄熱材に供給する。 In these chemical heat storage materials, reaction water (dehydration reaction water) desorbed from the chemical heat storage material in the heat storage stage dehydration reaction is generated as water vapor. This desorption reaction water needs to be excluded from the chemical heat storage material. For example, the dehydration reaction water is removed using a device such as a condenser. On the other hand, in the hydration reaction in the heat release stage, it is necessary to supply water or water vapor as reaction water (hydration reaction water) to the chemical heat storage material. For this purpose, for example, water such as an evaporator is used to evaporate the hydration water and supply it as water vapor to the chemical heat storage material.
具体的には、化学蓄熱材を内封した反応容器と凝縮器とを接続し、脱水反応で生じた脱水反応水を反応容器から凝縮器に誘導して除去する。また、化学蓄熱材を内封した反応容器と蒸発器とを接続し、水和反応に必要な水和反応水を蒸発器から反応容器に供給する。 Specifically, a reaction vessel containing a chemical heat storage material is connected to a condenser, and dehydration water generated by the dehydration reaction is guided from the reaction vessel to the condenser and removed. In addition, the reaction vessel enclosing the chemical heat storage material is connected to the evaporator, and hydration reaction water necessary for the hydration reaction is supplied from the evaporator to the reaction vessel.
これらの蓄熱管理システムにおいては、化学蓄熱材を内封した反応容器とこれに接続した凝縮器及び蒸発器を蓄熱容器に積載して同時に保管又は移送することとなる。ここで、化学蓄熱材を内封した反応容器は熱量の保管又は移送に寄与するものであり、これを主として保管又は移送すると蓄熱容器全体としての蓄熱密度が大きなものとなる。これに対して、凝縮器及び蒸発器は熱量の保管又は移送に寄与するものではなく、これらを保管又は移送すると蓄熱容器全体としての蓄熱密度が小さなものとなる。更に、化学反応の反応水は、化学蓄熱材の量に対して一定のモル比で生じるものであり、この反応水を保管又は移送すると蓄熱容器全体としての蓄熱密度が更に小さなものとなる。そこで、これらの蓄熱管理システムにおいては、蓄熱密度の大きな反応容器のみを保管又は移送し、熱移送に寄与しない凝縮器及び蒸発器は切り離して保管又は移送することが好ましい。 In these heat storage management systems, a reaction container enclosing a chemical heat storage material and a condenser and an evaporator connected to the reaction container are loaded on the heat storage container and stored or transferred simultaneously. Here, the reaction container in which the chemical heat storage material is enclosed contributes to the storage or transfer of heat, and when this is mainly stored or transferred, the heat storage density of the entire heat storage container becomes large. On the other hand, the condenser and the evaporator do not contribute to the storage or transfer of heat, and if these are stored or transferred, the heat storage density of the entire heat storage container becomes small. Furthermore, the reaction water of the chemical reaction is generated at a constant molar ratio with respect to the amount of the chemical heat storage material. When the reaction water is stored or transferred, the heat storage density of the entire heat storage container is further reduced. Therefore, in these heat storage management systems, it is preferable to store or transfer only a reaction container having a large heat storage density, and store or transfer a condenser and an evaporator that do not contribute to heat transfer separately.
これらのことから、蓄熱管理システムにおいて、蓄熱或いは放熱する際には、反応容器を凝縮器或いは蒸発器と接続して脱水反応水の排除或いは水和反応水の供給を行う。一方、反応容器を積載した蓄熱容器を保管又は移送する際には、反応容器を凝縮器或いは蒸発器から切り離さなければならない。ここで、反応容器と凝縮器或いは蒸発器との切り離しの際に、配管接続部から空気が侵入することがある。また、反応容器と凝縮器或いは蒸発器との接続の際に、配管接続部から侵入した空気が化学蓄熱材を内封した反応容器に混入するということが生じる。 For these reasons, in the heat storage management system, when storing or releasing heat, the reaction vessel is connected to a condenser or an evaporator to remove dehydrated reaction water or supply hydrated reaction water. On the other hand, when storing or transferring a heat storage container loaded with a reaction container, the reaction container must be separated from the condenser or the evaporator. Here, when the reaction vessel is separated from the condenser or the evaporator, air may enter from the pipe connection portion. In addition, when the reaction vessel and the condenser or the evaporator are connected, air that has entered from the pipe connection portion is mixed into the reaction vessel enclosing the chemical heat storage material.
これらの蓄熱管理システムにおいては、化学蓄熱材は、高温における脱水反応と水和反応を繰り返す。空気中の二酸化炭素などの物質は、化学蓄熱材の劣化要因として知られている。従って、反応容器を凝縮器或いは蒸発器と切り離す際、或いは接続する際に、配管接続部から侵入した劣化要因(空気中に含まれる二酸化炭素など)が、化学蓄熱材の劣化を引き起こして蓄熱機能が低下するという問題があった。 In these heat storage management systems, the chemical heat storage material repeats dehydration and hydration at high temperatures. Substances such as carbon dioxide in the air are known as deterioration factors of chemical heat storage materials. Therefore, when the reaction vessel is disconnected from or connected to the condenser or evaporator, deterioration factors (such as carbon dioxide contained in the air) that have entered from the pipe connection cause deterioration of the chemical heat storage material, resulting in a heat storage function. There was a problem that decreased.
そこで、本発明は、以上のようなことに対処して、蓄熱容器への蓄熱、蓄熱容器の保管や移送及び蓄熱容器からの放熱の各段階において、蓄熱容器内に化学蓄熱材の劣化要因となる二酸化炭素を含んだ空気などが混入することがなく、蓄熱温度及び放熱温度の温度域を広く確保すると共に安定で効率的な熱保管や熱移送を実現できる蓄熱管理システムを提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention addresses the above, and causes deterioration of the chemical heat storage material in the heat storage container at each stage of heat storage in the heat storage container, storage and transfer of the heat storage container, and heat release from the heat storage container. The purpose is to provide a heat storage management system that can ensure stable and efficient heat storage and heat transfer while ensuring a wide temperature range of heat storage temperature and heat radiation temperature without mixing in air containing carbon dioxide And
上記課題の解決にあたり、本発明者らは、鋭意研究の結果、蓄熱容器に積載された反応容器と熱供給設備或いは熱需要設備(以下、これらを「蓄放熱設備」ともいう)に配設された凝縮器や蒸発器との間で配管接続部の排気操作を適切に行うことのできる配管構造及びその操作方法を検討し本発明の完成に至った。 In solving the above-mentioned problems, the present inventors, as a result of diligent research, have been installed in a reaction vessel and a heat supply facility or a heat demand facility (hereinafter also referred to as “storage heat dissipation facility”) mounted on a heat storage container. The present invention has been completed by studying a piping structure and an operation method thereof that can appropriately perform an exhaust operation of the pipe connection portion between the condenser and the evaporator.
即ち、本発明に係る蓄熱管理システムは、請求項1の記載によれば、
蓄放熱設備(10、20)で発生する熱量(Q)を着脱式蓄熱容器(30)に蓄熱し、当該着脱式蓄熱容器を保管又は移送することにより前記蓄放熱設備で発生する熱量を同一又は異なる蓄放熱設備で利用する蓄熱管理システムであって、
前記着脱式蓄熱容器は、脱水反応により蓄熱し水和反応により放熱する化学蓄熱材(31a)を内封した反応容器(31)を具備し、
前記蓄放熱設備から前記着脱式蓄熱容器への蓄熱段階において、前記蓄放熱設備で発生した熱量を前記化学蓄熱材に供給して脱水反応を生じさせて蓄熱すると共に、当該脱水反応で発生する水蒸気を当該着脱式蓄熱容器の外部に排出し、
前記着脱式蓄熱容器から前記蓄放熱設備への放熱段階において、前記反応容器を前記蓄放熱設備が具備する反応水供給器(23)に連通し、反応水を前記化学蓄熱材に供給して水和反応を生じさせると共に、当該水和反応で放熱した熱量を前記蓄放熱設備で利用し、
前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送する管理段階において、前記反応容器を前記反応水供給器から連通解除及び接続解除した状態で当該着脱式蓄熱容器を保管又は移送するようにして、
前記反応容器を前記反応水供給器と連通する際に、当該反応容器と前記反応水供給器とを接続する接続操作を行い、この接続操作の後に前記反応容器と前記反応水供給器との接続部分(65)に残留する空気を排除する排気操作を行い、この排気操作の後に前記反応容器を前記反応水供給器と連通して反応水の移動を容易にする連通操作を行うことを特徴とする。
That is, the heat storage management system according to the present invention is as described in
The amount of heat (Q) generated in the heat storage / radiation facility (10, 20) is stored in the detachable heat storage container (30), and the amount of heat generated in the heat storage / radiation facility by storing or transferring the detachable heat storage container is the same or A heat storage management system used in different heat storage and heat dissipation facilities,
The removable heat storage container comprises a reaction container (31) enclosing a chemical heat storage material (31a) that stores heat by a dehydration reaction and dissipates heat by a hydration reaction,
In the heat storage stage from the heat storage / radiation facility to the detachable heat storage container, the amount of heat generated in the heat storage / heat dissipation facility is supplied to the chemical heat storage material to cause a dehydration reaction to store heat, and water vapor generated by the dehydration reaction To the outside of the removable heat storage container,
In the heat radiation stage from the detachable heat storage container to the heat storage and heat dissipation facility, the reaction container is connected to a reaction water supply device (23) included in the heat storage and heat dissipation facility, and reaction water is supplied to the chemical heat storage material to In addition to causing a sum reaction, the amount of heat dissipated in the hydration reaction is utilized in the heat storage and dissipating equipment,
In the management stage of storing or transferring the detachable heat storage container, the detachable heat storage container is stored or transferred in a state where the reaction container is released from communication and disconnected from the reaction water supplier.
When the reaction vessel communicates with the reaction water supply device, a connection operation for connecting the reaction vessel and the reaction water supply device is performed, and the connection between the reaction vessel and the reaction water supply device is performed after this connection operation. An exhaust operation for removing air remaining in the portion (65) is performed, and after the exhaust operation, a communication operation is performed to facilitate the movement of the reaction water by communicating the reaction vessel with the reaction water supplier. To do.
また、本発明は、請求項2の記載によると、請求項1に記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記蓄熱段階において、前記反応容器を前記蓄放熱設備が具備する凝縮器(13)に連通して脱水反応で発生する水蒸気を前記反応容器の外部に排出して凝縮し、
前記管理段階において、前記反応容器を前記凝縮器及び前記反応水供給器から連通解除及び接続解除した状態で前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送するようにして、
前記反応容器を前記凝縮器或いは前記反応水供給器と連通する際に、当該反応容器と前記凝縮器或いは前記反応水供給器とを接続する接続操作を行い、この接続操作の後に前記反応容器と前記凝縮器或いは前記反応水供給器との接続部分に残留する空気を排除する排気操作を行い、この排気操作の後に前記反応容器を前記凝縮器或いは前記反応水供給器と連通して反応水の移動を容易にする連通操作を行うことを特徴とする。
Moreover, according to the description of
In the heat storage stage, the reaction vessel is communicated with a condenser (13) provided in the heat storage facility to discharge water vapor generated in a dehydration reaction to the outside of the reaction vessel to be condensed,
In the management stage, the detachable heat storage container is stored or transferred in a state where the reaction container is disconnected from and disconnected from the condenser and the reaction water supplier,
When the reaction vessel communicates with the condenser or the reaction water supply device, a connection operation for connecting the reaction vessel and the condenser or the reaction water supply device is performed, and after the connection operation, An evacuation operation is performed to remove air remaining at the connection portion with the condenser or the reaction water supply device, and after the evacuation operation, the reaction vessel is communicated with the condenser or the reaction water supply device to react water. A communication operation that facilitates movement is performed.
また、本発明は、請求項3の記載によると、請求項1又は2に記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記蓄放熱設備は、熱供給を行う第1蓄放熱設備と、熱需要を行う第2蓄放熱設備とからなり、
前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送することにより前記第1蓄放熱設備で発生する熱量を前記第2蓄放熱設備で利用するにあたり、
前記管理段階において、前記反応容器を前記第1蓄放熱設備が具備する前記凝縮器及び前記第2蓄放熱設備が具備する前記反応水供給器から連通解除及び接続解除した状態で前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送することを特徴とする。
Moreover, according to the description of
The heat storage / radiation facility consists of a first heat storage / heat dissipation facility for supplying heat and a second heat storage / heat dissipation facility for heat demand,
In using the amount of heat generated in the first heat storage / dissipation facility by storing or transferring the removable heat storage container in the second heat storage / dissipation facility,
In the management step, the detachable heat storage container is in a state in which the reaction container is disconnected and disconnected from the condenser provided in the first heat storage facility and the reaction water supplier included in the second heat storage facility. Is stored or transported.
また、本発明は、請求項4の記載によると、請求項1〜3のいずれか1つに記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記反応水供給器は、前記蓄放熱設備が具備する蒸発器(23)であって、
前記放熱段階において、前記反応容器を前記蒸発器に連通して当該蒸発器で発生する水蒸気を前記化学蓄熱材に供給して水和反応を生じさせることを特徴とする。
Moreover, according to the description of Claim 4, this invention WHEREIN: In the thermal storage management system as described in any one of Claims 1-3,
The reaction water supply device is an evaporator (23) provided in the heat storage and radiation facility,
In the heat dissipation step, the reaction vessel is connected to the evaporator, and water vapor generated in the evaporator is supplied to the chemical heat storage material to cause a hydration reaction.
また、本発明は、請求項5の記載によると、請求項4に記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記蒸発器及び前記凝縮器は、前記蓄熱段階において反応水の凝縮を行うと共に前記放熱段階において反応水の蒸発を行う蒸発凝縮器であって、
前記反応容器を前記蒸発凝縮器と連通する際に、当該反応容器と前記蒸発凝縮器とを接続する接続操作を行い、この接続操作の後に前記反応容器と前記蒸発凝縮器との接続部分に残留する空気を排除する排気操作を行い、この排気操作の後に前記蒸発凝縮器と連通して反応水の移動を容易にする連通操作を行うことを特徴とする。
Moreover, according to the description of Claim 5, this invention is the thermal storage management system of Claim 4,
The evaporator and the condenser are evaporation condensers that condense reaction water in the heat storage stage and evaporate reaction water in the heat release stage,
When the reaction vessel communicates with the evaporative condenser, a connection operation for connecting the reaction vessel and the evaporative condenser is performed, and after the connection operation, the reaction vessel remains in a connection portion between the reaction vessel and the evaporative condenser. An exhaust operation for removing the air to be performed is performed, and after this exhaust operation, a communication operation is performed to facilitate the movement of the reaction water by communicating with the evaporative condenser.
また、本発明は、請求項6の記載によると、請求項1〜5のいずれか1つに記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記排気操作において、前記反応容器と前記反応水供給器、前記蒸発器、前記凝縮器又は前記蒸発凝縮器との接続部分に水蒸気を導入することにより残留する空気を排除することを特徴とする。
Moreover, according to the description of Claim 6, this invention WHEREIN: In the thermal storage management system as described in any one of Claims 1-5,
In the exhaust operation, residual air is eliminated by introducing water vapor into a connection portion between the reaction vessel and the reaction water supply device, the evaporator, the condenser, or the evaporation condenser.
また、本発明は、請求項7の記載によると、請求項1〜5のいずれか1つに記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記排気操作において、前記反応容器と前記反応水供給器、前記蒸発器、前記凝縮器又は前記蒸発凝縮器との接続部分に純水を導入することにより残留する空気を排除することを特徴とする。
Moreover, according to the description of Claim 7, this invention WHEREIN: In the thermal storage management system as described in any one of Claims 1-5,
In the exhaust operation, residual air is eliminated by introducing pure water into a connection portion between the reaction vessel and the reaction water supply device, the evaporator, the condenser, or the evaporation condenser. .
また、本発明は、請求項8の記載によると、請求項1〜5のいずれか1つに記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記排気操作において、前記反応容器と前記反応水供給器、前記蒸発器、前記凝縮器又は前記蒸発凝縮器との接続部分に不活性ガスを導入することにより残留する空気を排除することを特徴とする。
Moreover, according to the description of Claim 8, this invention WHEREIN: In the thermal storage management system as described in any one of Claims 1-5,
In the exhaust operation, residual air is eliminated by introducing an inert gas into a connection portion between the reaction vessel and the reaction water supply device, the evaporator, the condenser, or the evaporation condenser. To do.
また、本発明は、請求項9の記載によると、請求項1〜5のいずれか1つに記載の蓄熱管理システムにおいて、
前記排気操作において、前記反応容器と前記反応水供給器、前記蒸発器、前記凝縮器又は前記蒸発凝縮器との接続部分に残留する空気を減圧手段により排除することを特徴とする。
Moreover, according to the description of Claim 9, this invention is the thermal storage management system as described in any one of Claims 1-5.
In the exhaust operation, air remaining in a connection portion between the reaction vessel and the reaction water supply device, the evaporator, the condenser, or the evaporation condenser is removed by a decompression unit.
上記請求項1に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、蓄放熱設備で発生する熱量を着脱式蓄熱容器に蓄熱し、当該着脱式蓄熱容器を保管又は移送することにより前記熱供給設備で発生する熱量を同一又は異なる蓄放熱設備で利用することができる。
According to the structure of the said
着脱式蓄熱容器は、その内部に化学蓄熱材を内封した反応容器を備えており、この化学蓄熱材の脱水反応により蓄放熱設備で発生する熱量を蓄熱する一方、化学蓄熱材の水和反応により蓄熱した熱量を放熱して同一又は異なる蓄放熱設備で利用する。このように、蓄熱管理システムが化学蓄熱材を採用するので、蓄熱温度及び放熱温度の温度域を広く確保することができると共に、蓄熱温度と放熱温度を変化させたヒートポンプとして使用することができる。 The detachable heat storage container is equipped with a reaction container with a chemical heat storage material enclosed inside, and stores the amount of heat generated in the heat storage and heat dissipation equipment by the dehydration reaction of this chemical heat storage material, while the hydration reaction of the chemical heat storage material The amount of heat stored by heat is dissipated and used in the same or different heat storage and radiation equipment. Thus, since the heat storage management system employs the chemical heat storage material, it is possible to secure a wide temperature range of the heat storage temperature and the heat radiation temperature, and it can be used as a heat pump in which the heat storage temperature and the heat radiation temperature are changed.
また、上記請求項1に記載の蓄熱管理システムは、着脱式蓄熱容器への蓄熱段階において、蓄放熱設備で発生した熱量を反応容器中の化学蓄熱材に供給して脱水反応を生じさせる。また、この脱水反応で発生する水蒸気を反応容器内から着脱式蓄熱容器の外部に排出する。このことにより、化学蓄熱材の脱水反応がより進行し、着脱式蓄熱容器に効率よく蓄熱することができる。
The heat storage management system according to
一方、上記請求項1に記載の蓄熱管理システムは、着脱式蓄熱容器から蓄放熱設備への放熱段階において、反応容器を蓄放熱設備が具備する反応水供給器に連通する。そして、この反応水供給器からの反応水を化学蓄熱材に供給して、水和反応を生じさせる。このことにより、反応容器中の化学蓄熱材の水和反応がより進行し、放熱される熱量を効率よく蓄放熱設備で利用することができる。
On the other hand, the heat storage management system according to
また、上記請求項1に記載の蓄熱管理システムは、着脱式蓄熱容器を保管又は移送する管理段階において、反応容器を反応水供給器から連通解除及び接続解除した状態で着脱式蓄熱容器を保管又は移送する。このことにより、熱保管や熱移送に寄与する反応容器を主体として保管又は移送できるので、着脱式蓄熱容器の総重量が軽量化されると共に着脱式蓄熱容器全体の蓄熱密度が高くなり、長期間の保管や遠隔地に移送する際にも保管又は移送のコストが削減されるなど効率的な熱保管や熱移送を行うことができる。
Further, the heat storage management system according to
このように、管理段階においては、反応容器と反応水供給器とを接続部分で切り離して反応容器の方を着脱式蓄熱容器に積載して保管又は移送する。従って、続く保管又は移送後の放熱段階において、反応容器と反応水供給器とを接続・連通する必要が生じる。このとき、接続部分から空気が浸入すると、この空気中に含まれる劣化要因が化学蓄熱材の劣化を招くこととなり蓄熱機能を低下させる。 Thus, in the management stage, the reaction vessel and the reaction water supply device are separated at the connection portion, and the reaction vessel is loaded on the removable heat storage vessel for storage or transfer. Therefore, it is necessary to connect and communicate the reaction vessel and the reaction water supply device in the heat dissipation stage after the subsequent storage or transfer. At this time, when air enters from the connection portion, the deterioration factor contained in the air causes deterioration of the chemical heat storage material, thereby reducing the heat storage function.
そこで、上記請求項1に記載の蓄熱管理システムにおいては、反応容器を反応水供給器と連通する際に、まず、反応容器と反応水供給器とを接続する接続操作を行う。次に、この接続操作の後に接続部分に残留する空気を排除する排気操作を行う。更に、この排気操作の後に反応容器を反応水供給器と連通して反応水の移動を容易にする連通操作を行うようにする。このことにより、反応容器を反応水供給器と連通する際に接続部分に侵入して残留する空気を効率よく排除することができ、蓄熱段階及び放熱段階における化学蓄熱材の劣化を防止して効率的な熱保管や熱移送を行うことができる。 Therefore, in the heat storage management system according to the first aspect, when the reaction vessel is communicated with the reaction water supply device, first, a connection operation for connecting the reaction vessel and the reaction water supply device is performed. Next, after this connection operation, an exhaust operation for removing air remaining in the connection portion is performed. Further, after this evacuation operation, the reaction vessel is communicated with the reaction water supply device to perform a communication operation for facilitating the movement of the reaction water. As a result, when the reaction vessel communicates with the reaction water supply device, it is possible to efficiently eliminate the remaining air that enters the connection portion and prevents deterioration of the chemical heat storage material in the heat storage stage and the heat release stage. Heat storage and heat transfer can be performed.
よって、上記請求項1に記載の構成によれば、蓄熱容器への蓄熱、蓄熱容器の保管や移送及び蓄熱容器からの放熱の各段階において、蓄熱容器内に化学蓄熱材の劣化要因となる二酸化炭素を含んだ空気などが混入することがなく、蓄熱温度及び放熱温度の温度域を広く確保すると共に安定で効率的な熱保管や熱移送を実現できる蓄熱管理システムを提供することができる。
Therefore, according to the structure of the said
また、上記請求項2に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、着脱式蓄熱容器に蓄熱する蓄熱段階において、反応容器を蓄放熱設備が具備する凝縮器に連通して脱水反応で発生する水蒸気を反応容器の外部に排出して凝縮するようにしてもよい。このことにより、化学蓄熱材の脱水反応がより進行し、着脱式蓄熱容器に更に効率よく蓄熱することができる。
Moreover, according to the structure of the said
また、上記請求項2に記載の蓄熱管理システムは、着脱式蓄熱容器を保管又は移送する管理段階において、反応容器を凝縮器及び反応水供給器から連通解除及び接続解除した状態で着脱式蓄熱容器を移送する。このことにより、熱保管や熱移送に寄与する反応容器を主体として保管又は移送できるので、着脱式蓄熱容器の総重量が軽量化されると共に着脱式蓄熱容器全体の蓄熱密度が高くなり、長期間の保管や遠隔地に移送する際にも保管又は移送のコストが削減されるなど効率的な熱保管や熱移送を行うことができる。
Further, the heat storage management system according to
このように、管理段階においては、反応容器と凝縮器或いは反応水供給器とを接続部分で切り離して反応容器の方を着脱式蓄熱容器に積載して保管又は移送する。従って、続く保管又は移送後の蓄熱段階或いは放熱段階において、反応容器と凝縮器或いは反応水供給器とを接続・連通する必要が生じる。このとき、接続部分から空気が浸入すると、この空気中に含まれる劣化要因が化学蓄熱材の劣化を招くこととなり蓄熱機能を低下させる。 As described above, in the management stage, the reaction vessel and the condenser or the reaction water supply device are separated at the connecting portion, and the reaction vessel is loaded on the removable heat storage vessel for storage or transfer. Therefore, it is necessary to connect and communicate the reaction vessel and the condenser or the reaction water supply unit in the subsequent heat storage stage or heat release stage after storage or transfer. At this time, when air enters from the connection portion, the deterioration factor contained in the air causes deterioration of the chemical heat storage material, thereby reducing the heat storage function.
そこで、上記請求項2に記載の蓄熱管理システムにおいては、反応容器を凝縮器或いは反応水供給器と連通する際に、まず、反応容器と凝縮器或いは反応水供給器とを接続する接続操作を行う。次に、この接続操作の後に接続部分に残留する空気を排除する排気操作を行う。更に、この排気操作の後に反応容器を凝縮器或いは反応水供給器と連通して反応水の移動を容易にする連通操作を行うようにする。
Therefore, in the heat storage management system according to
このことにより、反応容器を凝縮器或いは反応水供給器と連通する際に接続部分に侵入して残留する空気を効率よく排除することができ、蓄熱段階及び放熱段階における化学蓄熱材の劣化を防止して効率的な熱保管や熱移送を行うことができる。よって、上記請求項2に記載の構成においても、請求項1と同様の作用効果をより一層達成することができる。
As a result, when the reaction vessel communicates with the condenser or the reaction water supply device, it is possible to efficiently eliminate the remaining air that enters the connecting portion and prevents deterioration of the chemical heat storage material in the heat storage stage and the heat release stage. Thus, efficient heat storage and heat transfer can be performed. Therefore, also in the structure of the said
また、上記請求項3に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、2以上の蓄放熱設備を有しており、熱供給を行う第1蓄放熱設備で発生する熱量を熱需要を行う第2蓄放熱設備で利用する。そこで、上記請求項3に記載の蓄熱管理システムは、管理段階において着脱式蓄熱容器が具備する反応容器を第1蓄放熱設備が具備する凝縮器及び第2蓄放熱設備が具備する反応水供給器から連通解除及び接続解除した状態で当該着脱式蓄熱容器を保管又は移送する。よって、上記請求項3に記載の構成においても、請求項1又は2と同様の作用効果を達成することができる。
Moreover, according to the structure of the said
また、上記請求項4に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、反応水供給器として蒸発器を採用するようにしてもよい。放熱段階において、この蒸発器を反応容器と連通して蒸発器で発生する水蒸気を反応容器内の化学蓄熱材に供給する。このことにより、化学蓄熱材に均一に反応水を供給することができ、水和反応の効率が向上して安定で効率的な熱保管や熱移送を実現することができる。よって、上記請求項4に記載の構成においても、請求項1〜3のいずれか1つと同様の作用効果をより一層達成することができる。 Moreover, according to the structure of the said Claim 4, the thermal storage management system may employ | adopt an evaporator as a reaction water supply device. In the heat release stage, the evaporator is communicated with the reaction vessel, and water vapor generated in the evaporator is supplied to the chemical heat storage material in the reaction vessel. Thus, the reaction water can be uniformly supplied to the chemical heat storage material, and the efficiency of the hydration reaction can be improved to realize stable and efficient heat storage and heat transfer. Therefore, also in the structure of the said Claim 4, the effect similar to any one of Claims 1-3 can be achieved further.
また、上記請求項5に記載の構成によれば、蒸発器及び凝縮器としては、蓄熱段階において反応水の凝縮を行うと共に放熱段階において反応水の蒸発を行う蒸発凝縮器を採用するようにしてもよい。このことにより、化学蓄熱材から発生する水蒸気の凝縮と化学蓄熱材への反応水を供給を効率よく行うことができる。よって、上記請求項5に記載の構成においても、請求項4と同様の作用効果をより一層達成することができる。 Moreover, according to the structure of the said Claim 5, as an evaporator and a condenser, it is made to employ | adopt an evaporation condenser which condenses reaction water in a thermal storage stage and evaporates reaction water in a thermal radiation stage. Also good. This makes it possible to efficiently condense water vapor generated from the chemical heat storage material and supply reaction water to the chemical heat storage material. Therefore, also in the structure of the said Claim 5, the effect similar to Claim 4 can be achieved further.
また、上記請求項6に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、排気操作において、反応容器と反応水供給器、蒸発器、凝縮器又は蒸発凝縮器との接続部分に水蒸気を導入して接続部分に残留する空気を排除するようにしてもよい。このことにより、接続部分に残留する空気を効率的に排除することができる。よって、上記請求項6に記載の構成においても、請求項1〜5のいずれか1つと同様の作用効果をより一層達成することができる。 Moreover, according to the structure of the said Claim 6, a heat | energy storage management system introduce | transduces water vapor | steam into the connection part of a reaction container and a reaction water supply device, an evaporator, a condenser, or an evaporation condenser in exhaust_gas | exhaustion operation. You may make it exclude the air which remains in a connection part. As a result, the air remaining in the connection portion can be efficiently eliminated. Therefore, also in the structure of the said Claim 6, the effect similar to any one of Claims 1-5 can be achieved further.
また、上記請求項7に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、排気操作において、反応容器と反応水供給器、蒸発器、凝縮器又は蒸発凝縮器との接続部分に純水を導入して接続部分に残留する空気を排除するようにしてもよい。このことにより、接続部分に残留する空気を効率的に排除することができる。よって、上記請求項7に記載の構成においても、請求項1〜5のいずれか1つと同様の作用効果をより一層達成することができる。 Moreover, according to the structure of the said Claim 7, a heat storage management system introduce | transduces a pure water into the connection part of a reaction container and a reaction water supply device, an evaporator, a condenser, or an evaporation condenser in exhaust operation. Thus, air remaining in the connection portion may be excluded. As a result, the air remaining in the connection portion can be efficiently eliminated. Therefore, also in the structure of the said Claim 7, the effect similar to any one of Claims 1-5 can be achieved further.
また、上記請求項8に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、排気操作において、反応容器と反応水供給器、蒸発器、凝縮器又は蒸発凝縮器との接続部分に不活性ガスを導入して接続部分に残留する空気を排除するようにしてもよい。このことにより、接続部分に残留する空気を効率的に排除することができる。よって、上記請求項8に記載の構成においても、請求項1〜5のいずれか1つと同様の作用効果をより一層達成することができる。 Moreover, according to the structure of the said Claim 8, a thermal storage management system introduce | transduces an inert gas into the connection part of a reaction container and a reaction water supply device, an evaporator, a condenser, or an evaporation condenser in exhaust operation. Then, the air remaining in the connection portion may be excluded. As a result, the air remaining in the connection portion can be efficiently eliminated. Therefore, also in the structure of the said Claim 8, the effect similar to any one of Claims 1-5 can be achieved further.
また、上記請求項9に記載の構成によれば、蓄熱管理システムは、排気操作において、反応容器と反応水供給器、蒸発器、凝縮器又は蒸発凝縮器との接続部分に残留する空気を減圧手段により排除するようにしてもよい。このことにより、接続部分に残留する空気を効率的に排除することができる。よって、上記請求項9に記載の構成においても、請求項1〜5のいずれか1つと同様の作用効果をより一層達成することができる。 Further, according to the configuration of the ninth aspect, the heat storage management system depressurizes the air remaining in the connection portion between the reaction vessel and the reaction water supply device, the evaporator, the condenser or the evaporation condenser in the exhaust operation. It may be excluded by means. As a result, the air remaining in the connection portion can be efficiently eliminated. Therefore, also in the structure of the said Claim 9, the effect similar to any one of Claims 1-5 can be achieved further.
本発明において、蓄放熱設備とは、蓄熱容器に熱量を放出して熱供給を行う設備、装置或いは施設、蓄熱容器から熱量の供給を受けて熱需要を行う設備、装置或いは施設、又は、熱供給と熱需要の両方を行う設備、装置或いは施設のいずれかをいうものとする。従って、本発明においては、熱供給のみを行う設備、装置或いは施設を熱供給設備ということもある。また、熱需要のみを行う設備、装置或いは施設を熱需要設備ということもある。 In the present invention, the heat storage / dissipation facility is a facility, device or facility for supplying heat by releasing heat to the heat storage container, a facility, device or facility for receiving heat supply from the heat storage vessel, or a heat supply. It shall mean either equipment, equipment or facility that provides both supply and heat demand. Therefore, in the present invention, an equipment, an apparatus, or a facility that performs only heat supply may be referred to as heat supply equipment. In addition, a facility, an apparatus, or a facility that performs only the heat demand may be referred to as a heat demand facility.
本発明において、化学蓄熱材とは、脱水反応・水和反応により吸熱・発熱を生ずる物質をいう。例えば、水酸化カルシウム系蓄熱材(CaOとCa(OH)2の反応)、水酸化バリウム系蓄熱材(BaOとBa(OH)2の反応)、水酸化マグネシウム系蓄熱材(MgOとMg(OH)2の反応)などのアルカリ土類金属の酸化物と水酸化物の反応、及び、水酸化ニッケル系蓄熱材(NiOとNi(OH)2の反応)、水酸化コバルト(II)系蓄熱材(CoOとCo(OH)2の反応)、水酸化コバルト(III)系蓄熱材(Co2O3とCo(OH)3の反応)、水酸化銅(II)系蓄熱材(CuOとCu(OH)2の反応)などの遷移金属の酸化物と水酸化物の反応、並びに、水酸化アルミニウム系蓄熱材(Al2O3とAl(OH)3の反応)などの典型金属の酸化物と水酸化物の反応などが挙げられる。これらの反応は、いずれか1種を採用してもよく、或いは、2種以上を組み合わせて採用するようにしてもよい。 In the present invention, the chemical heat storage material refers to a substance that generates heat and heat by dehydration and hydration. For example, calcium hydroxide heat storage material (reaction of CaO and Ca (OH) 2 ), barium hydroxide heat storage material (reaction of BaO and Ba (OH) 2 ), magnesium hydroxide heat storage material (MgO and Mg (OH) ) 2 reaction) reaction of oxides and hydroxides of alkaline earth metals such as, and nickel hydroxide-based heat storage material (NiO and Ni (OH) 2 reaction), cobalt hydroxide (II) systems the heat storage material (Reaction of CoO and Co (OH) 2 ), Cobalt hydroxide (III) heat storage material (Reaction of Co 2 O 3 and Co (OH) 3 ), Copper hydroxide (II) heat storage material (CuO and Cu ( OH) 2 reaction) transition metal oxides and hydroxides of the reaction, such as, as well as, an oxide of typical metal such as aluminum hydroxide-based heat storage material (reaction of Al 2 O 3 and Al (OH) 3) Examples include hydroxide reactions. Any one of these reactions may be employed, or a combination of two or more may be employed.
これらの反応の中でも、水酸化カルシウム系蓄熱材(CaOとCa(OH)2の反応)は、400℃を超える高温域での蓄熱・放熱の繰り返し操作を安定して行うことができるので、本発明における化学蓄熱材として好適である。一方、マグネシウム系蓄熱材(MgOとMg(OH)2の反応)は、カルシウム系蓄熱材よりも低温域での蓄熱・放熱が可能であるので、この蓄熱材も本発明における化学蓄熱材として好適である。 Among these reactions, the calcium hydroxide-based heat storage material (reaction of CaO and Ca (OH) 2 ) can stably perform repeated operations of heat storage and heat dissipation at high temperatures exceeding 400 ° C. It is suitable as a chemical heat storage material in the invention. On the other hand, since the magnesium-based heat storage material (reaction of MgO and Mg (OH) 2 ) can store and release heat at a lower temperature than the calcium-based heat storage material, this heat storage material is also suitable as the chemical heat storage material in the present invention. It is.
また、本発明において、化学蓄熱材の組成について特に限定するものではなく、上記各化学蓄熱材のみからなるものでもよく、或いは、化学蓄熱材と他の成分との複合体であってもよい。ここで、他の成分としては、例えば、セピオライト、パリゴルスカイト、ベントナイトなどの粘土鉱物、ハイドロタルサイト、ハイドロカルマイトなどの層状複水酸化物、表面に水酸基又は酸化物膜を有する伝熱体、粘土、炭素、銅(Cu)等からなり、その内部に化学蓄熱材を保持することが可能な空隙を持つ籠状物質、及び、上記物質の組み合わせなどであってもよい。 Moreover, in this invention, it does not specifically limit about the composition of a chemical heat storage material, It may consist only of said each chemical heat storage material, or the composite_body | complex of a chemical heat storage material and another component may be sufficient. Here, as other components, for example, clay minerals such as sepiolite, palygorskite and bentonite, layered double hydroxides such as hydrotalcite and hydrocalumite, heat transfer body having a hydroxyl group or oxide film on the surface, clay , Carbon, copper (Cu), and the like, and a cage-like substance having voids that can hold a chemical heat storage material therein, and combinations of the above substances.
また、本発明において、化学蓄熱材の構造と形状について特に限定するものではなく、上記各化学蓄熱材を含む粉末、化学蓄熱材を含む粉末をプレス成形することにより得られる成形体、或いは、当該成形体を加熱し、粒子を部分的に焼結させた多孔質の焼結体などであってもよい。 Further, in the present invention, the structure and shape of the chemical heat storage material are not particularly limited, and a powder obtained by press molding the powder containing each chemical heat storage material, a powder containing the chemical heat storage material, or It may be a porous sintered body obtained by heating the molded body and partially sintering the particles.
また、本発明において、反応水とは、化学蓄熱材の脱水反応で発生する反応水(「脱水反応水」ともいう)、及び、化学蓄熱材の水和反応に必要な反応水(「水和反応水」ともいう)のいずれかをいうものとする。また、反応水は、液体状態の水をいうこともあり、或いは、気体状態の水蒸気をいうこともある。 In the present invention, reaction water refers to reaction water generated in the dehydration reaction of the chemical heat storage material (also referred to as “dehydration reaction water”) and reaction water necessary for the hydration reaction of the chemical heat storage material (“hydration”). Or “reaction water”). Moreover, the reaction water may refer to water in a liquid state or may refer to water vapor in a gas state.
また、本発明においては、蓄熱段階における蓄放熱設備と着脱式蓄熱容器との間の熱交換、及び、放熱段階における蓄放熱設備と着脱式蓄熱容器との間の熱交換の方法については、特に限定するものではない。従って、直接的熱交換或いは間接的熱交換であってもよく、また、熱媒体としてそのような物質を使用するようにしてもよい。ここで、熱媒体とは、化学蓄熱材との間で熱交換をして熱移動させる媒体となる物質であり、特に間接的熱交換においては、熱交換器を介して化学蓄熱材と間接的に接触し熱移動する物質をいう。これらの熱媒体としては、既知の物質を任意の組成にて使用することができる。例えば、各種シリコーンオイル、流動パラフィン等の飽和炭化水素系オイル、ハロゲン化ビフェニル等の芳香族炭化水素系オイル、空気、窒素、アルゴン、水、水蒸気、グリコール水溶液等が挙げられる。これらの中で、本発明においては、高温で反応する化学蓄熱材と安定して熱交換する熱媒体として、耐熱性のシリコーンオイル系熱媒体を採用することが好ましい。 Further, in the present invention, the heat exchange between the heat storage / radiation facility and the removable heat storage container in the heat storage stage, and the heat exchange method between the heat storage / radiation equipment and the removable heat storage container in the heat release stage, It is not limited. Therefore, direct heat exchange or indirect heat exchange may be used, and such a substance may be used as a heat medium. Here, the heat medium is a substance that becomes a medium for heat transfer by exchanging heat with the chemical heat storage material, and in indirect heat exchange, indirect with the chemical heat storage material through the heat exchanger. A substance that contacts and heat transfers. As these heat media, known substances can be used in any composition. Examples include various silicone oils, saturated hydrocarbon oils such as liquid paraffin, aromatic hydrocarbon oils such as halogenated biphenyls, air, nitrogen, argon, water, water vapor, and aqueous glycol solutions. Among these, in the present invention, it is preferable to employ a heat-resistant silicone oil-based heat medium as a heat medium that stably exchanges heat with a chemical heat storage material that reacts at a high temperature.
以下、本発明に係る蓄熱管理システムの各実施形態を図面に従って説明する。なお、本発明は、下記に示す各実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, each embodiment of the heat storage management system according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to each embodiment shown below.
図1は、本発明に係る蓄熱管理システムの熱移送に関する実施形態を示す概念図である。図1の熱移送においては、まず、熱供給設備10が放出する廃熱を着脱式蓄熱容器30に蓄熱する。次に、この着脱式蓄熱容器30を熱供給設備10と離隔した位置にある熱需要設備20まで移送する。更に、この着脱式蓄熱容器30に蓄熱した熱量を放熱して熱需要設備20に供給する。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment relating to heat transfer of a heat storage management system according to the present invention. In the heat transfer of FIG. 1, first, waste heat released by the
一方、図2は、本発明に係る蓄熱管理システムの熱保管に関する他の実施形態を示す概念図である。図2の熱保管において、熱量を放出して熱供給を行うと共に必要に応じて熱量の供給を受けて熱需要も行う蓄放熱設備(熱供給設備であると共に熱需要設備でもある)10と、複数の着脱式蓄熱容器30を保管する保管庫Aが設置されている。図2の熱保管においては、まず、蓄放熱設備10が放出する熱量を着脱式蓄熱容器30に蓄熱する。次に、この着脱式蓄熱容器30を蓄放熱設備10から離脱して保管庫Aに保管する。この保管庫Aには、蓄熱後の複数の着脱式蓄熱容器30が保管されている。
On the other hand, FIG. 2 is a conceptual diagram showing another embodiment relating to heat storage of the heat storage management system according to the present invention. In the heat storage of FIG. 2, a heat storage / radiation facility (which is a heat supply facility and a heat demand facility) 10 which releases heat and supplies heat and also receives heat as necessary to supply heat, A storage A for storing a plurality of detachable
更に、蓄放熱設備10が熱量の供給を必要とするときには、保管庫Aから取り出した着脱式蓄熱容器30を蓄放熱設備10に装着して放熱を行い、蓄放熱設備10に熱量を供給する。このような熱保管は、蓄放熱設備10を熱供給ステーションとする蓄熱管理システムとして活用することができる。
Further, when the heat storage /
第1実施形態:
本第1実施形態は、熱移送を行う実施形態である(図1参照)。本第1実施形態に係る蓄熱管理システムは、熱供給設備10が放出する400℃を超える高温(本第1実施形態においては、426℃とする)の廃熱を着脱式蓄熱容器30に蓄熱し、この着脱式蓄熱容器30を熱需要設備20まで移送して蓄熱した熱量Qを放熱して熱需要設備20に供給するものである。
First embodiment:
The first embodiment is an embodiment that performs heat transfer (see FIG. 1). The heat storage management system according to the first embodiment stores, in the detachable
本第1実施形態は、着脱式蓄熱容器30と熱供給設備10或いは熱需要設備20との間で、これらを接続する際に、配管接続部から反応水流路内に侵入する空気を排除する方法として、蒸発凝縮器から発生する水蒸気を利用するものである(詳細は後述する)。
The first embodiment is a method for removing air entering the reaction water flow path from the pipe connection portion when connecting the detachable
図3は、本第1実施形態における着脱式蓄熱容器30と熱供給設備10(又は熱需要設備20)との関係を示す構成概略図である。熱供給設備10から着脱式蓄熱容器30への蓄熱段階(以下、単に「蓄熱段階」という)においては、図3は着脱式蓄熱容器30と熱供給設備10との関係を表している。一方、着脱式蓄熱容器30から熱需要設備20への放熱段階(以下、単に「放熱段階」という)においては、図3は着脱式蓄熱容器30と熱需要設備20との関係(カッコ内の符号は放熱段階)を表している。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating a relationship between the detachable
図3において、着脱式蓄熱容器30は、その内部に化学蓄熱材31aを内封した反応容器31と、この化学蓄熱材31aと間接的に熱交換するための熱交換器32とを備えている。この熱交換器32には、蓄熱段階の化学蓄熱材31aに熱量Qを供給し、また、放熱段階の化学蓄熱材31aから熱量Qを受給するためのシリコーンオイル系熱媒体が循環する熱媒流路33が設けられている。
In FIG. 3, the detachable
なお、本第1実施形態においては、化学蓄熱材31aとして熱供給設備10が放出する400℃を超える高温の廃熱を有効に利用するために水酸化カルシウム系蓄熱材を採用する。水酸化カルシウム系蓄熱材において、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)は、熱量Qの供給を受けると脱水反応により酸化カルシウム(CaO)に変化する。この反応は、吸熱反応であり下記の式(1)、
Ca(OH)2 → CaO+H2O:ΔH=−63.6kJ/mol・・・(1)
に示すように蓄熱作用として発現する。
In the first embodiment, a calcium hydroxide heat storage material is employed as the chemical
Ca (OH) 2 → CaO + H 2 O: ΔH = −63.6 kJ / mol (1)
As shown in Figure 3, it appears as a heat storage effect.
一方、酸化カルシウム(CaO)は、水を供給すると水和反応により水酸化カルシウム(Ca(OH)2)となる。この反応は、発熱反応であり下記の式(2)、
CaO+H2O → Ca(OH)2:ΔH=+63.6kJ/mol・・・(2)
に示すように放熱作用として発現する。
On the other hand, when calcium oxide (CaO) is supplied with water, it becomes calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) by a hydration reaction. This reaction is an exothermic reaction, and the following formula (2),
CaO + H 2 O → Ca (OH) 2 : ΔH = + 63.6 kJ / mol (2)
As shown in FIG.
このように、本第1実施形態においては、水酸化カルシウム系蓄熱材を採用することにより可逆的に高温の廃熱を効率よく蓄熱して利用することができる。なお、水酸化カルシウム系蓄熱材のような化学蓄熱材では、酸化物と水酸化物との可逆反応が特定の劣化要因の存在により阻害されることがある。例えば、空気中の二酸化炭素や反応水中に微量に溶存する二酸化炭素によって化学蓄熱材が劣化して、その蓄熱効果が低下することとなる。 Thus, in the first embodiment, by adopting the calcium hydroxide heat storage material, it is possible to reversibly and efficiently use the high-temperature waste heat. In addition, in a chemical heat storage material such as a calcium hydroxide-based heat storage material, the reversible reaction between an oxide and a hydroxide may be hindered by the presence of a specific deterioration factor. For example, the chemical heat storage material is deteriorated by carbon dioxide in the air or carbon dioxide dissolved in a minute amount in the reaction water, and the heat storage effect is reduced.
具体的には、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)と酸化カルシウム(CaO)との可逆変化の過程において二酸化炭素(CO2)が存在すると、炭酸カルシウム(CaCO3)が生成し可逆変化を阻害する。特に、高温で多数回に及ぶ蓄熱放熱反応においては、微量の劣化要因の混入が大きな問題となる。そこで、本第1実施形態においては、化学蓄熱材31aを反応容器31に内封して、外部から二酸化炭素などの劣化要因が混入しないようにしている。
Specifically, if carbon dioxide (CO 2 ) is present in the process of reversible change between calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) and calcium oxide (CaO), calcium carbonate (CaCO 3 ) is generated and reversible. Inhibit. In particular, in a heat storage and heat release reaction that occurs many times at a high temperature, mixing of a small amount of deterioration factors becomes a big problem. Therefore, in the first embodiment, the chemical
ここで、水酸化カルシウム系蓄熱材を採用する際には、脱水反応及び水和反応として水が関与する(上記式(1)及び式(2)参照)。本第1実施形態においては、装置の構造が比較的簡単で化学蓄熱材31aとの水の供給或いは排除が均一に行える水蒸気収脱着法を採用する。この方法においては、脱水反応で発生した水蒸気を化学蓄熱材31aから排除する必要がある。一方、水和反応に必要な水蒸気を化学蓄熱材31aに供給する必要がある。そこで、本第1実施形態の着脱式蓄熱容器30においては、化学蓄熱材31aとの間で水蒸気のやり取りを行う蒸発凝縮器(後述する)を採用する。
Here, when adopting a calcium hydroxide heat storage material, water is involved as a dehydration reaction and a hydration reaction (see the above formulas (1) and (2)). In the first embodiment, a water vapor sorption / desorption method is adopted in which the structure of the apparatus is relatively simple and water can be supplied to or removed from the chemical
また、図3において、蓄熱段階における熱供給設備10(放熱段階においては熱需要設備20)は、熱供給部11(熱需要設備では熱需要部21)、熱交換器12(熱需要設備では22)、蒸発凝縮器13(熱需要設備では23)、反応水タンク14(熱需要設備では24)を備えている。
Moreover, in FIG. 3, the
熱供給設備10における蓄熱段階においては、熱供給部11は化学蓄熱材31aに供給する熱量Qを放出する。一方、熱需要設備20における放熱段階においては、熱需要部21は化学蓄熱材31aが放出した熱量Qを需要する。
In the heat storage stage in the
熱交換器12(22)は、熱供給部11(又は熱需要部21)と熱交換するためのものであり、この熱交換器12(22)には、蓄熱段階の熱供給部11から熱量Qを受給し、且つ、放熱段階の熱需要部21に熱量Qを供給するためのシリコーンオイル系熱媒体が循環する熱媒流路17(熱需要設備では27)が設けられている。
The heat exchanger 12 (22) is for exchanging heat with the heat supply unit 11 (or the heat demand unit 21), and the heat exchanger 12 (22) receives heat from the
この熱媒流路17(27)は、2つの熱媒流路接続部40、50によって着脱式蓄熱容器30の熱媒流路33と接続・連通されて、両熱媒流路間を液体の熱媒体が循環する。なお、熱媒体を循環させる手段は特に限定するものではないが、例えば、過流タービンポンプやキャンドモータポンプなどの熱媒循環ポンプ(図示しない)を使用することが好ましい。
The heat medium flow path 17 (27) is connected to and communicated with the heat
また、熱媒流路17(27)の流路には、膨張タンク(図示しない)を設けるようにしてもよい。この膨張タンクは、熱媒流路17(27)内を循環する液体の熱媒体が熱交換によって膨張と収縮を繰り返す際に熱媒流路17(27)内の圧力を一定にして熱媒体の流量を均一にするために設けられている。 An expansion tank (not shown) may be provided in the flow path of the heat medium flow path 17 (27). This expansion tank has a constant pressure in the heat medium flow path 17 (27) when the liquid heat medium circulating in the heat medium flow path 17 (27) repeats expansion and contraction by heat exchange. It is provided to make the flow rate uniform.
なお、本第1実施形態においては、着脱式蓄熱容器30と熱供給設備10(熱需要設備20)とを2つの熱媒流路接続部40、50において切り離して移送する場合の熱媒流路17(27)と熱媒流路33との接続及び連通に関しては、特に限定するものではなく、どのような方法を採用するようにしてもよい。
In the first embodiment, the heat medium flow path when the removable
蒸発凝縮器13(23)は、反応水流路13a(熱需要設備では23a)を介して反応水流路接続部60によって反応容器31と接続・連通されて、蒸発凝縮器13(23)と反応容器31との間で反応水の排除或いは供給を行う。なお、この蒸発凝縮器13(23)の構造と容量に関しては特に限定するものではなく、対応する化学蓄熱材31aの種類と量、蓄熱温度、発熱温度及びその他の条件により適宜選定すればよい。
The evaporative condenser 13 (23) is connected to and communicated with the
本第1実施形態においては、この蒸発凝縮器13(23)は、熱交換器(図示しない)を有しており、化学蓄熱材31aの脱水反応の際には熱交換器に冷却水を循環させ、脱水反応で発生した水蒸気を凝縮水として回収する。また、この蒸発凝縮器13(23)は、化学蓄熱材31aの水和反応の際には熱交換器に高温水或いは高温蒸気を循環させ、水和反応に必要な温度の水蒸気を発生させて化学蓄熱材31aに供給する。
In the first embodiment, the evaporative condenser 13 (23) has a heat exchanger (not shown), and circulates cooling water through the heat exchanger during the dehydration reaction of the chemical
反応水タンク14(24)は、反応水回収供給路14a(熱需要設備では24a)を介して蒸発凝縮器13(23)と接続・連通されて、化学蓄熱材31aの脱水反応の際に蒸発凝縮器13(23)で凝縮した凝縮水を分離回収すると共に、化学蓄熱材31aの水和反応の際には水蒸気を発生させるために蒸発凝縮器13(23)に反応水を供給する。また、この反応水タンク14(24)を採用することにより、蒸発凝縮器13(23)に供給する反応水として脱水反応の際に回収した凝縮水を再利用することができる。なお、この反応水タンク14(24)の構造と容量に関しては特に限定するものではなく、対応する蒸発凝縮器13(23)の容量及びその他の条件により適宜選定すればよい。
The reaction water tank 14 (24) is connected to and communicated with the evaporative condenser 13 (23) via the reaction water
本第1実施形態においては、蒸発凝縮器13(23)及び反応水タンク14(24)は、熱供給設備10(又は熱需要設備20)が有している。従って、本第1実施形態における移送段階においては、蒸発凝縮器13(23)及び反応水タンク14(24)を着脱式蓄熱容器30の反応容器31から切り離して着脱式蓄熱容器30のみを移送する(詳細は後述する)。
In the first embodiment, the evaporating condenser 13 (23) and the reaction water tank 14 (24) are included in the heat supply facility 10 (or the heat demand facility 20). Therefore, in the transfer stage in the first embodiment, the evaporative condenser 13 (23) and the reaction water tank 14 (24) are separated from the
ここで、上記図3の構成において、熱供給設備10(又は熱需要設備20)の蒸発凝縮器13(23)と着脱式蓄熱容器30の反応容器31とが、反応水流路接続部60によって接続・連通される状態について説明する。
Here, in the configuration of FIG. 3, the evaporative condenser 13 (23) of the heat supply facility 10 (or the heat demand facility 20) and the
図4は、本第1実施形態における反応水流路の接続を示す構成概略図である。反応水流路接続部60において、蒸発凝縮器13(23)の反応水流路13a(23a)と反応容器31の反応水流路34とは、管継手61によって接続・接続解除が行われる。ここで、接続とは、2つの反応水流路間の配管を接続することをいい、2つの反応水流路間を反応水が流通することを意味するものではない。一方、接続解除とは、2つの反応水流路間の配管の接続を切り離すことをいう。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing connection of the reaction water flow paths in the first embodiment. In the reaction water
また、反応水流路接続部60内の反応水流路13a(23a)の流路にはバルブ62が設けられ、このバルブ62の開閉によりバルブ62の前後において反応水流路13a(23a)の連通・連通解除が行われる。一方、反応容器31の反応水流路34の流路には、管継手61の近傍にバルブ63が設けられ、このバルブ63の開閉によりバルブ63の前後において反応水流路34の連通・連通解除が行われる。ここで、連通とは、2つの反応水流路間を反応水が流通する状態にすることをいう。一方、連通解除とは、2つの反応水流路間の反応水の流通を遮断して流れない状態にすることをいう。
Further, a
また、反応水流路接続部60内の反応水流路13a(23a)の流路は、バルブ62と管継手61との間から排出流路13b(23b)を介して着脱式蓄熱容器30の外部環境に開放されている。更に、反応水流路接続部60内の排出流路13b(23b)の流路にはバルブ64が設けられ、このバルブ64の開閉により反応水流路13a(23a)と外部環境との連通・連通解除が行われる。
Further, the reaction
ここで、本第1実施形態に係る蓄熱管理システムにおいては、熱供給設備10から発生する熱量Qを着脱式蓄熱容器30に蓄熱する工程(ステップ1)、蓄熱後の着脱式蓄熱容器30を熱供給設備10から連通解除・接続解除する工程(ステップ2)、蓄熱後の着脱式蓄熱容器30を熱需要設備20に移送する工程(ステップ3)、移送後の着脱式蓄熱容器30を熱需要設備20に接続・連通する工程(ステップ4)、蓄熱後の着脱式蓄熱容器30から熱量Qを放熱して熱需要設備20に供給する工程(ステップ5)、放熱後の着脱式蓄熱容器30を熱需要設備20から連通解除・接続解除する工程(ステップ6)、放熱後の着脱式蓄熱容器30を熱供給設備10に移送する工程(ステップ7)、及び、移送後の着脱式蓄熱容器30を熱供給設備10に接続・連通する工程(ステップ8)の各工程からなるサイクルを繰り返す。以下、これらの工程について説明する。
Here, in the heat storage management system according to the first embodiment, the step of storing heat quantity Q generated from the
≪ステップ1≫
ステップ1は、熱供給設備10から発生する熱量Qを着脱式蓄熱容器30に蓄熱する工程である。この蓄熱段階においては、着脱式蓄熱容器30が熱供給設備10に組み込まれ、着脱式蓄熱容器30の熱媒流路33が熱媒流路接続部40及び50を介して熱供給設備10の熱媒流路17に接続されて熱媒流路33と熱媒流路17が連通し、熱媒循環ポンプ(図示しない)の作動により液体の熱媒体が循環している(図3参照)。
≪
この蓄熱段階においては、熱供給部11で発生した熱量Qが熱交換器12を介して熱媒体に回収され、この熱媒体が熱媒流路17及び熱媒流路33を循環することにより熱交換器32を介して反応容器31内の化学蓄熱材31aに供給される。このことにより、化学蓄熱材31aの脱水反応が生じて熱量Qが着脱式蓄熱容器30内の化学蓄熱材31aに蓄熱される。
In this heat storage stage, the heat quantity Q generated in the
このステップ1においては、着脱式蓄熱容器30の反応容器31が熱供給設備10の蒸発凝縮器13に接続されて(図3参照)、反応水流路34と反応水流路13aとが連通している。この蓄熱段階においては、反応水流路34と反応水流路13aとが管継手61により接続されている。また、反応水流路34のバルブ63と反応水流路13aのバルブ62が開放されており、排出流路13bのバルブ64が閉鎖されている(図4参照)。また、蒸発凝縮器13の熱交換器(図示しない)には、冷却水が循環している。
In
この状態において、化学蓄熱材31aの脱水反応で発生した水蒸気は、反応容器31から反応水流路34及び反応水流路13aを介して蒸発凝縮器13に移動して凝縮され、この凝縮水が反応水タンクに回収される。ここで、蒸発凝縮器13中で水蒸気が凝縮して液体の凝縮水となることにより、蒸発凝縮器13中の圧力が低くなり、反応容器31中の水蒸気は蒸発凝縮器13の方へ順次引き寄せられる。
In this state, the water vapor generated by the dehydration reaction of the chemical
ここで、図5は、水酸化カルシウム系蓄熱材の脱水反応・水和反応の相平衡に関する圧力‐温度線図である。図5において、本第1実施形態における熱供給部11の温度が426℃であることから、同圧力において426℃の化学蓄熱材31a(図5のA点)と平衡状態にある水蒸気(図5のB点)の温度は60℃であり、蒸発凝縮器13の熱交換器に循環する冷却水の温度を60℃より低温(図5のb点)に設定することにより、水和反応で発生した水蒸気を凝縮して回収することができる。
Here, FIG. 5 is a pressure-temperature diagram regarding the phase equilibrium of the dehydration and hydration reactions of the calcium hydroxide heat storage material. In FIG. 5, since the temperature of the
このようにして、着脱式蓄熱容器30の化学蓄熱材31aが脱水反応を完了した時点において、化学蓄熱材31aの水酸化カルシウム(Ca(OH)2)が酸化カルシウム(CaO)に変化してステップ1が終了する。
Thus, when the chemical
≪ステップ2≫
ステップ2は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器30を熱供給設備10から連通解除・接続解除する工程である。このステップ2においては、着脱式蓄熱容器30の熱媒流路33と熱供給設備10の熱媒流路17とを熱媒流路接続部40及び50の部分で連通解除・接続解除する(詳細は省略する)。また、これと並行して、着脱式蓄熱容器30の反応容器31と熱供給設備10の蒸発凝縮器13とを反応水流路接続部60の部分で連通解除・接続解除する。
≪
ここでは、着脱式蓄熱容器30の反応容器31と熱供給設備10の蒸発凝縮器13とを反応水流路接続部60の部分で切り離す操作について説明する。まず、蓄熱工程(ステップ1)が終了した後の状態においては、反応水流路34と反応水流路13aとが管継手61により接続されている。また、反応水流路34のバルブ63と反応水流路13aのバルブ62が開放されており、排出流路13bのバルブ64が閉鎖されている。
Here, an operation of separating the
ステップ2における連通解除・接続解除の操作は、まず、反応水流路34のバルブ63と反応水流路13aのバルブ62を閉鎖する。このことにより、反応水流路34と反応水流路13aとが連通解除され反応水の流通が停止する。
In the communication release / connection release operation in
次に、排出流路13bのバルブ64を開放する。このことにより、バルブ62とバルブ63との間の反応水流路(以下「配管接続部65」という)が排出流路13bを介して外部環境に開放される。この状態で、配管接続部65には外部環境の空気が浸入するが、バルブ62とバルブ63とが閉鎖されていることにより、反応容器31及び蒸発凝縮器13の内部に空気が浸入することはない。
Next, the
次に、反応水流路34と反応水流路13aとを接続する管継手61を接続解除すると共に、排出流路13bのバルブ64を閉鎖する。このことにより、着脱式蓄熱容器30が熱供給設備10から切り離され、この着脱式蓄熱容器30を熱需要設備20の位置まで移送できる状態となる。
Next, the pipe joint 61 that connects the reaction
≪ステップ3≫
ステップ3は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器30を熱供給設備10から熱需要設備20に移送する工程である。着脱式蓄熱容器30を移送する方法に関しては、特に限定するものではなく、着脱式蓄熱容器30の容量と重量、熱供給設備10から熱需要設備20までの距離などにより適宜選定すればよい。例えば、遠距離の移送の場合には、車両、鉄道、或いは、船舶などを利用するようにしてもよい。また、近距離の移送、例えば、工場内での保管又は移送などの場合には、リフト、エレベーター、コンベアーなどを利用するようにしてもよい。
≪
いずれの場合においても、本第1実施形態においては、化学蓄熱材31aとして水酸化カルシウム系蓄熱材を採用するので、移送時の安全性が高く、且つ、放熱ロスが殆どなく長距離の移送や長期間の蓄熱においても熱損失が生じない。また、本第1実施形態においては、着脱式蓄熱容器30から蒸発凝縮器13を切り離して移送することができるので、着脱式蓄熱容器30の総重量が軽減され効率的な熱保管や熱移送を実現することができる。
In any case, in the first embodiment, since the calcium hydroxide heat storage material is adopted as the chemical
≪ステップ4≫
ステップ4は、移送後の着脱式蓄熱容器30を熱需要設備20に接続・連通する工程である。このステップ4においては、着脱式蓄熱容器30の熱媒流路33と熱需要設備20の熱媒流路27とを熱媒流路接続部40及び50の部分で接続・連通する(詳細は省略する)。また、これと並行して、着脱式蓄熱容器30の反応容器31と熱需要設備20の蒸発凝縮器23とを反応水流路接続部60の部分で接続・連通する。
≪Step 4≫
Step 4 is a step of connecting and communicating the removable
ここでは、着脱式蓄熱容器30の反応容器31と熱需要設備20の蒸発凝縮器23とを反応水流路接続部60の部分で接続・連通する操作について説明する。表1は、熱供給設備10から移送してきた着脱式蓄熱容器30の反応容器31を熱需要設備20の蒸発凝縮器23に接続・連通する各操作を示している。なお、表1においては、管継手の接続状態を○、管継手の接続解除状態を×で表し、バルブの開放状態を○、バルブの閉鎖状態を×で表す。
Here, an operation of connecting and communicating the
表1において、操作1は、着脱式蓄熱容器30を熱供給設備10から熱需要設備20まで移送し、熱需要設備20に接続する前の反応水流路の初期状態を示している(図4参照)。
In Table 1,
操作1の初期状態においては、反応容器31の反応水流路34と蒸発凝縮器23の反応水流路23aとが管継手61の部分で接続解除された状態にある。また、反応水流路34のバルブ63、反応水流路23aのバルブ62、及び、排出流路23bのバルブ64が閉鎖されている。
In the initial state of the
この操作1の初期状態においては、着脱式蓄熱容器30の化学蓄熱材31aは、蓄熱後の状態にあり、本第1実施形態においては、酸化カルシウム(CaO)となっている。この状態において、反応容器31の反応水流路34と蒸発凝縮器23の反応水流路23aとの接続・連通操作を行う。
In the initial state of the
ステップ4における接続・連通操作は、まず、操作2において、反応水流路34と反応水流路23aとを管継手61の部分で接続する。このことにより、蒸発凝縮器23が反応容器31に組み込まれ、反応容器31に反応水を供給する前段階となる。
In the connection / communication operation in step 4, first, in
次に、操作3においては、バルブの開閉を操作2と同様に維持した状態で蒸発凝縮器23の熱交換器に高温水或いは高温蒸気を循環させる。この状態で、反応水回収供給路24aを介して反応水タンク24内の反応水を蒸発凝縮器23に供給して水蒸気を発生させる。
Next, in
このようにして、蒸発凝縮器23から水蒸気が発生し水蒸気の圧力が大気圧以上となったところで、操作4において、排出流路23bのバルブ64を開放する。この状態においては、配管接続部65には空気が浸入しており外部環境と同じ大気圧下にある。
In this way, when the water vapor is generated from the
次に、排出流路23bのバルブ64が開放された状態で、操作5において、反応水流路23aのバルブ62を開放する。このことにより、蒸発凝縮器23で発生した水蒸気が反応水流路23aを介して配管接続部65に流入する。この水蒸気は、大気圧以上に加圧されているので、配管接続部65内に残留する空気が排出流路23bを介して外部環境に押出される。
Next, in a state where the
このように、操作5における配管接続部65内の排気操作により、反応容器31と蒸発凝縮器23とが連通して反応水の水蒸気が流通する場合でも、反応容器31内に空気が混入することがない。よって、空気中の二酸化炭素など化学蓄熱材の劣化要因が化学蓄熱材に接触することがなく、安定した熱媒効果を維持することができる。
Thus, even when the
次に、操作6において、配管接続部65内の空気が排除された段階で、排出流路13bのバルブ64を閉鎖する。配管接続部65内の空気が排除されるタイミングを決定する方法は、特に限定するものではなく、例えば、蓄熱管理システムの構成条件により予め設定した時間で管理するようにしてもよい。或いは、バルブ64の近傍の外部環境側に水蒸気センサーを配設して十分な水蒸気の存在を検知した段階で管理するようにしてもよい。
Next, in the operation 6, when the air in the
次に、操作7において、反応水流路34のバルブ63を開放する。このことにより、蒸発凝縮器23で発生した水蒸気が反応水流路23a及び反応水流路34を介して反応容器31内に流入し、化学蓄熱材31aの水和反応が開始する。
Next, in operation 7, the
なお、化学蓄熱材31aの水和反応を開始する前に蒸発凝縮器23で発生する水蒸気の温度と圧力を調整して、化学蓄熱材31aの水和反応による発熱温度を任意の温度に設定することができる。図5の水酸化カルシウム系蓄熱材の脱水反応・水和反応の相平衡に関する圧力‐温度線図において、化学蓄熱材31aに供給する水蒸気の温度と圧力を調整することにより、これと平衡状態にある化学蓄熱材31aの発熱温度を設定することができる。
Before starting the hydration reaction of the chemical
例えば、図5において、368℃の発熱を求める場合には、同圧力において368℃の化学蓄熱材31a(図5のC点)と平衡状態にある水蒸気(図5のD点)の温度は20℃であり、蒸発凝縮器23の熱交換器に循環する温水の温度を20℃より高温(図5のd点)に設定することにより、蒸発した水蒸気による水和反応で化学蓄熱材31aの発熱温度を368℃にすることができる。なお、本第1実施形態においては、図5の圧力‐温度線図を使用して化学蓄熱材31aに供給する水蒸気の温度と圧力を調整(図5のF点より高温)することにより、蓄熱時の温度426℃よりも高温の発熱(図5のE点、600℃)を発現することもできる。
For example, in FIG. 5, when obtaining heat generation at 368 ° C., the temperature of water vapor (point D in FIG. 5) in equilibrium with the chemical
≪ステップ5≫
ステップ5は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器30から熱量Qを放熱して熱需要設備20に供給する工程である。この放熱段階においては、着脱式蓄熱容器30が熱需要設備20に組み込まれ、着脱式蓄熱容器30の熱媒流路33が熱媒流路接続部40及び50を介して熱需要設備20の熱媒流路27に接続されて熱媒流路33と熱媒流路27が連通し、熱媒循環ポンプの作動により液体の熱媒体が循環している(図3参照)。
≪Step 5≫
Step 5 is a process of dissipating the heat quantity Q from the removable
この放熱段階においては、蒸発凝縮器23で発生した水蒸気が反応水流路23a及び反応水流路34を介して反応容器31内に流入し、化学蓄熱材31aの水和反応が行われる。このとき、化学蓄熱材31aで発生した熱量Qが熱交換器32を介して熱媒体に回収され、この熱媒体が熱媒流路33及び熱媒流路27を循環することにより熱交換器22を介して熱需要部21に供給される。このことにより、着脱式蓄熱容器30内の化学蓄熱材31aに蓄熱されている熱量Qが熱需要設備20の熱需要部21に供給される。
In this heat release stage, water vapor generated in the
このステップ5においては、着脱式蓄熱容器30の反応容器31が熱需要設備20の蒸発凝縮器23に接続されて(図3参照)、反応水流路34と反応水流路23aとが連通している。この放熱段階においては、反応水流路34と反応水流路23aとが管継手61により接続されている。また、反応水流路34のバルブ63と反応水流路23aのバルブ62が開放されており、排出流路23bのバルブ64が閉鎖されている(図4参照)。また、蒸発凝縮器23の熱交換器(図示しない)には、所定の温度の温水が循環している。
In this step 5, the
このようにして、着脱式蓄熱容器30の化学蓄熱材31aが水和反応を完了した時点において、化学蓄熱材31aの酸化カルシウム(CaO)が水酸化カルシウム(Ca(OH)2)に変化してステップ5が終了する。
In this way, when the chemical
≪ステップ6≫
ステップ6は、放熱後の着脱式蓄熱容器30を熱需要設備20から連通解除・接続解除する工程である。このステップ6は、上述のステップ2と同様の操作をするものであり、工程2の熱供給設備10を熱需要設備20に置き換えたものである。
≪Step 6≫
Step 6 is a step of releasing the connection and releasing the connection of the removable
≪ステップ7≫
ステップ7は、放熱後の着脱式蓄熱容器30を熱供給設備10に移送する工程である。このステップ7は、上述のステップ3と同様の操作をするものである。
≪Step 7≫
Step 7 is a process of transferring the detachable
≪ステップ8≫
ステップ8は、移送後の着脱式蓄熱容器30を熱供給設備10に接続・連通する工程である。このステップ8は、上述のステップ4と同様の操作をするものであり、ステップ4の熱需要設備20を熱供給設備10に置き換えたものである。
≪Step 8≫
Step 8 is a step of connecting and communicating the removable
第2実施形態:
次に、本発明に係る蓄熱管理システムの第2実施形態を説明する。本第2実施形態は、上記第1実施形態と同様に、熱供給設備110が放出する400℃を超える高温の廃熱を着脱式蓄熱容器130に蓄熱し、この着脱式蓄熱容器130を熱需要設備120まで移送して蓄熱した熱量Qを放熱して熱需要設備120に供給する蓄熱管理システムに関するものである(図1参照)。
Second embodiment:
Next, a second embodiment of the heat storage management system according to the present invention will be described. In the second embodiment, similarly to the first embodiment, high temperature waste heat exceeding 400 ° C. released by the heat supply facility 110 is stored in the detachable
本第2実施形態は、着脱式蓄熱容器130と熱供給設備110或いは熱需要設備120との間で、これらを接続する際に、配管接続部から反応水流路内に侵入する空気を排除する方法として、純水を利用するものである(詳細は後述する)。
The second embodiment is a method for removing air entering the reaction water flow path from the pipe connection portion when connecting the detachable
本第2実施形態における着脱式蓄熱容器130と熱供給設備110(又は熱需要設備120)との関係は、上記第1実施形態に示す構成概略図(図3参照)と略同様である。但し、本第2実施形態においては、反応水流路接続部160の構成において上記第1実施形態と異なっている(詳細は後述する)。
The relationship between the detachable
ここで、熱供給設備110(又は熱需要設備120)の蒸発凝縮器113(123)と着脱式蓄熱容器130の反応容器131とが、反応水流路接続部160によって接続・連通される状態について説明する。
Here, the state where the evaporative condenser 113 (123) of the heat supply facility 110 (or the heat demand facility 120) and the
図6は、本第2実施形態における反応水流路の接続を示す構成概略図である。反応水流路接続部160において、蒸発凝縮器113(123)の反応水流路113a(123a)と反応容器131の反応水流路134とは、管継手161によって接続・接続解除が行われる。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating the connection of the reaction water flow paths in the second embodiment. In the reaction water
また、反応水流路接続部160内の反応水流路113a(123a)の流路にはバルブ162が設けられ、このバルブ162の開閉によりバルブ162の前後において反応水流路113a(123a)の連通・連通解除が行われる。一方、反応容器131の反応水流路134の流路には、管継手161の近傍にバルブ163が設けられ、このバルブ163の開閉によりバルブ163の前後において反応水流路134の連通・連通解除が行われる。
Further, a
また、反応水流路接続部160内の反応水流路113a(123a)の流路は、バルブ162と管継手161との間から排出流路113b(123b)を介して着脱式蓄熱容器130の外部環境に開放されている。更に、反応水流路接続部160内の排出流路113b(123b)の流路にはバルブ164が設けられ、このバルブ164の開閉により反応水流路113a(123a)と外部環境との連通・連通解除が行われる。
The reaction
また、反応水流路接続部160内の反応水流路113a(123a)の流路は、バルブ162と管継手161との間であって、排出流路113b(123b)と異なる位置から供給流路113c(123c)を介して熱供給設備110(又は熱需要設備120)が具備する純水タンク(図示しない)に連通している。更に、反応水流路接続部160内の供給流路113c(123c)の流路にはバルブ166が設けられ、このバルブ166の開閉により反応水流路113a(123a)と純水タンクとの連通・連通解除が行われる。
In addition, the flow path of the reaction
ここで、本第2実施形態に係る蓄熱管理システムにおいては、熱供給設備110から発生する熱量Qを着脱式蓄熱容器130に蓄熱する工程(ステップ11)、蓄熱後の着脱式蓄熱容器130を熱供給設備110から連通解除・接続解除する工程(ステップ12)、蓄熱後の着脱式蓄熱容器130を熱需要設備120に移送する工程(ステップ13)、移送後の着脱式蓄熱容器130を熱需要設備120に接続・連通する工程(ステップ14)、蓄熱後の着脱式蓄熱容器130から熱量Qを放熱して熱需要設備120に供給する工程(ステップ15)、放熱後の着脱式蓄熱容器130を熱需要設備120から連通解除・接続解除する工程(ステップ16)、放熱後の着脱式蓄熱容器130を熱供給設備110に移送する工程(ステップ17)、及び、移送後の着脱式蓄熱容器130を熱供給設備110に接続・連通する工程(ステップ18)の各工程からなるサイクルを繰り返す。以下、これらの工程について説明する。
Here, in the heat storage management system according to the second embodiment, the process of storing heat quantity Q generated from the heat supply facility 110 in the detachable heat storage container 130 (step 11), and the detachable
≪ステップ11≫
ステップ11は、熱供給設備110から発生する熱量Qを着脱式蓄熱容器130に蓄熱する工程である。このステップ11は、上記第1実施形態におけるステップ1と略同様であり、ここでは説明を省略する。
<< Step 11 >>
但し、このステップ11においては、着脱式蓄熱容器130の反応容器131が熱供給設備110の蒸発凝縮器113に接続されて(図3参照)、反応水流路134と反応水流路113aとが連通している。この蓄熱段階においては、反応水流路134と反応水流路113aとが管継手161により接続されている。また、反応水流路134のバルブ163と反応水流路113aのバルブ162が開放されており、排出流路113bのバルブ164と供給流路113cのバルブ166が閉鎖されている(図6参照)。
However, in
≪ステップ12≫
ステップ12は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器130を熱供給設備110から連通解除・接続解除する工程である。このステップ12においては、着脱式蓄熱容器130の熱媒流路133と熱供給設備110の熱媒流路117とを熱媒流路接続部140及び150の部分で連通解除・接続解除する(詳細は省略する)。また、これと並行して、着脱式蓄熱容器130の反応容器131と熱供給設備110の蒸発凝縮器113とを反応水流路接続部160の部分で連通解除・接続解除する。
<< Step 12 >>
ここでは、着脱式蓄熱容器130の反応容器131と熱供給設備110の蒸発凝縮器113とを反応水流路接続部160の部分で切り離す操作について説明する。まず、蓄熱工程(ステップ11)が終了した後の状態においては、反応水流路134と反応水流路113aとが管継手161により接続されている。また、反応水流路134のバルブ163と反応水流路113aのバルブ162が開放されており、排出流路113bのバルブ164と供給流路113cのバルブ166が閉鎖されている。
Here, the operation of separating the
ステップ12における連通解除・接続解除の操作は、まず、反応水流路134のバルブ163と反応水流路113aのバルブ162を閉鎖する。このことにより、反応水流路134と反応水流路113aとが連通解除され反応水の流通が停止する。
In the communication release / connection release operation in
次に、排出流路113bのバルブ164を開放する。このことにより、バルブ162とバルブ163との間の反応水流路(以下「配管接続部165」という)が排出流路113bを介して外部環境に開放される。この状態で、配管接続部165には外部環境の空気が浸入するが、バルブ162とバルブ163とが閉鎖されていることにより、反応容器131及び蒸発凝縮器113の内部に空気が浸入することはない。
Next, the
次に、反応水流路134と反応水流路113aとを接続する管継手161を接続解除すると共に、排出流路113bのバルブ164を閉鎖する。このことにより、着脱式蓄熱容器130が熱供給設備110から切り離され、この着脱式蓄熱容器130を熱需要設備120の位置まで移送できる状態となる。
Next, the pipe joint 161 connecting the reaction
≪ステップ13≫
ステップ13は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器130を熱供給設備110から熱需要設備120に移送する工程である。このステップ13は、上記第1実施形態におけるステップ3と同様であり、ここでは説明を省略する。
<< Step 13 >>
≪ステップ14≫
ステップ14は、移送後の着脱式蓄熱容器130を熱需要設備120に接続・連通する工程である。このステップ14においては、着脱式蓄熱容器130の熱媒流路133と熱需要設備120の熱媒流路127とを熱媒流路接続部140及び150の部分で接続・連通する(詳細は省略する)。また、これと並行して、着脱式蓄熱容器130の反応容器131と熱需要設備120の蒸発凝縮器123とを反応水流路接続部160の部分で接続・連通する。
<< Step 14 >>
ここでは、着脱式蓄熱容器130の反応容器131と熱需要設備120の蒸発凝縮器123とを反応水流路接続部160の部分で接続・連通する操作について説明する。表2は、熱供給設備110から移送してきた着脱式蓄熱容器130の反応容器131を熱需要設備120の蒸発凝縮器123に接続・連通する各操作を示している。なお、表2においては、管継手の接続状態を○、管継手の接続解除状態を×で表し、バルブの開放状態を○、バルブの閉鎖状態を×で表す。
Here, an operation of connecting and communicating the
表2において、操作11は、着脱式蓄熱容器130を熱供給設備110から熱需要設備120まで移送し、熱需要設備120に接続する前の反応水流路の初期状態を示している(図6参照)。
In Table 2,
操作11の初期状態においては、反応容器131の反応水流路134と蒸発凝縮器123の反応水流路123aとが管継手161の部分で接続解除された状態にある。また、反応水流路134のバルブ163、反応水流路123aのバルブ162、排出流路123bのバルブ164、及び、供給流路123cのバルブ166が閉鎖されている。
In the initial state of the
この操作11の初期状態においては、着脱式蓄熱容器130の化学蓄熱材131aは、蓄熱後の状態にあり、本第2実施形態においては、酸化カルシウム(CaO)となっている。この状態において、反応容器131の反応水流路134と蒸発凝縮器123の反応水流路123aとの接続・連通操作を行う。
In the initial state of the
ステップ14における接続・連通操作は、まず、操作12において、反応水流路134と反応水流路123aとを管継手161の部分で接続する。このことにより、蒸発凝縮器123が反応容器131に組み込まれ、反応容器131に反応水を供給する前段階となる。
In the connection / communication operation in
次に、操作13において、排出流路123bのバルブ164を開放する。この状態においては、配管接続部165には空気が浸入しており外部環境と同じ大気圧下にある。
Next, in
次に、排出流路123bのバルブ164が開放された状態で、操作14において、供給流路123cのバルブ166を開放する。このことにより、純水タンク(図示しない)から供給流路123cを介して純水が配管接続部165に流入する。この純水の流入により、配管接続部165内に残留する空気が排出流路123bを介して外部環境に押出される。このように、操作14における配管接続部165内の排気操作により、配管接続部165内に純水が充填される。
Next, in
次に、操作15において、配管接続部165内の空気が排除された段階で、排出流路123bのバルブ164を閉鎖する。配管接続部165内の空気が排除されるタイミングを決定する方法は、特に限定するものではなく、例えば、蓄熱管理システムの構成条件により予め設定した時間で管理するようにしてもよい。或いは、バルブ164の近傍の外部環境側に水センサーを配設して十分な水の存在を検知した段階で管理するようにしてもよい。
Next, in operation 15, when the air in the
次に、操作16において、供給流路123cのバルブ166を閉鎖する。この状態においては、配管接続部165には、純水が充填されており微量の二酸化炭素も溶存していない。
Next, in operation 16, the
次に、操作17において、反応水流路123aのバルブ162を開放する。このことにより、配管接続部165に充填されている純水が蒸発凝縮器123内に回収され反応水として利用される。この純水には、微量の二酸化炭素も溶存しておらず、化学蓄熱材の劣化要因が化学蓄熱材に接触することがなく、安定した熱媒効果を維持することができる。
Next, in
次に、操作18において、反応水流路134のバルブ163を開放する。このことにより、蒸発凝縮器123で発生した水蒸気が反応水流路123a及び反応水流路134を介して反応容器131内に流入し、化学蓄熱材131aの水和反応が開始する。なお、化学蓄熱材131aの水和反応を開始する前に上記第1実施形態と同様に、蒸発凝縮器123で発生する水蒸気の温度と圧力を調整して、化学蓄熱材131aの水和反応による発熱温度を任意の温度に設定することができる。
Next, in operation 18, the
≪ステップ15≫
ステップ15は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器130から熱量Qを放熱して熱需要設備120に供給する工程である。このステップ15は、上記第1実施形態におけるステップ5と同様であり、ここでは説明を省略する。
<< Step 15 >>
Step 15 is a process of dissipating the heat quantity Q from the removable
≪ステップ16≫
ステップ16は、放熱後の着脱式蓄熱容器130を熱需要設備120から連通解除・接続解除する工程である。このステップ16は、上述のステップ12と同様の操作をするものであり、ステップ12の熱供給設備110を熱需要設備120に置き換えたものである。
<< Step 16 >>
Step 16 is a step of releasing the connection and releasing the connection of the removable
≪ステップ17≫
ステップ17は、放熱後の着脱式蓄熱容器130を熱供給設備110に移送する工程である。このステップ17は、上述のステップ13と同様の操作をするものである。
<< Step 17 >>
≪ステップ18≫
ステップ18は、移送後の着脱式蓄熱容器130を熱供給設備110に接続・連通する工程である。このステップ18は、上述のステップ14と同様の操作をするものであり、ステップ14の熱需要設備120を熱供給設備110に置き換えたものである。
<< Step 18 >>
Step 18 is a step of connecting / communicating the removable
第3実施形態:
次に、本発明に係る蓄熱管理システムの第3実施形態を説明する。本第3実施形態は、上記第1実施形態と同様に、熱供給設備210が放出する400℃を超える高温の廃熱を着脱式蓄熱容器230に蓄熱し、この着脱式蓄熱容器230を熱需要設備220まで移送して蓄熱した熱量Qを放熱して熱需要設備220に供給する蓄熱管理システムに関するものである(図1参照)。
Third embodiment:
Next, a third embodiment of the heat storage management system according to the present invention will be described. In the third embodiment, similarly to the first embodiment, the high-temperature waste heat exceeding 400 ° C. released by the heat supply facility 210 is stored in the detachable
本第3実施形態は、着脱式蓄熱容器230と熱供給設備210或いは熱需要設備220との間で、これらを接続する際に、配管接続部から反応水流路内に侵入する空気を排除する方法として、不活性ガスである窒素ガスを利用するものである(詳細は後述する)。
The third embodiment is a method for removing air entering the reaction water flow path from the pipe connection portion when connecting the detachable
本第3実施形態における着脱式蓄熱容器230と熱供給設備210(又は熱需要設備220)との関係は、上記第1実施形態に示す構成概略図(図3参照)と略同様である。但し、本第3実施形態においては、反応水流路接続部260の構成において上記第1実施形態と異なっている(詳細は後述する)。
The relationship between the detachable
ここで、熱供給設備210(又は熱需要設備220)の蒸発凝縮器213(223)と着脱式蓄熱容器230の反応容器231とが、反応水流路接続部260によって接続・連通される状態について説明する。
Here, the state where the evaporative condenser 213 (223) of the heat supply facility 210 (or the heat demand facility 220) and the
図7は、本第3実施形態における反応水流路の接続を示す構成概略図である。反応水流路接続部260において、蒸発凝縮器213(223)の反応水流路213a(223a)と反応容器231の反応水流路234とは、管継手261によって接続・接続解除が行われる。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing the connection of the reaction water flow paths in the third embodiment. In the reaction water flow
また、反応水流路接続部260内の反応水流路213a(223a)の流路にはバルブ262が設けられ、このバルブ262の開閉によりバルブ262の前後において反応水流路213a(223a)の連通・連通解除が行われる。一方、反応容器231の反応水流路234の流路には、管継手261の近傍にバルブ263が設けられ、このバルブ263の開閉によりバルブ263の前後において反応水流路234の連通・連通解除が行われる。
In addition, a
また、反応水流路接続部260内の反応水流路213a(223a)の流路は、バルブ262と管継手261との間から排出流路213b(223b)を介して着脱式蓄熱容器230の外部環境に開放されている。更に、反応水流路接続部260内の排出流路213b(223b)の流路にはバルブ264が設けられ、このバルブ264の開閉により反応水流路213a(223a)と外部環境との連通・連通解除が行われる。
Further, the reaction
また、反応水流路接続部260内の反応水流路213a(223a)の流路は、バルブ262と管継手261との間であって、排出流路213b(223b)と異なる位置から供給流路213c(223c)を介して熱供給設備210(又は熱需要設備220)が具備する窒素ガスタンク(図示しない)に連通している。更に、反応水流路接続部260内の供給流路213c(223c)の流路にはバルブ266が設けられ、このバルブ266の開閉により反応水流路213a(223a)と窒素ガスタンクとの連通・連通解除が行われる。
In addition, the flow path of the reaction
ここで、本第3実施形態に係る蓄熱管理システムにおいては、熱供給設備210から発生する熱量Qを着脱式蓄熱容器230に蓄熱する工程(ステップ21)、蓄熱後の着脱式蓄熱容器230を熱供給設備210から連通解除・接続解除する工程(ステップ22)、蓄熱後の着脱式蓄熱容器230を熱需要設備220に移送する工程(ステップ23)、移送後の着脱式蓄熱容器230を熱需要設備220に接続・連通する工程(ステップ24)、蓄熱後の着脱式蓄熱容器230から熱量Qを放熱して熱需要設備220に供給する工程(ステップ25)、放熱後の着脱式蓄熱容器230を熱需要設備220から連通解除・接続解除する工程(ステップ26)、放熱後の着脱式蓄熱容器230を熱供給設備210に移送する工程(ステップ27)、及び、移送後の着脱式蓄熱容器230を熱供給設備210に接続・連通する工程(ステップ28)の各工程からなるサイクルを繰り返す。以下、これらの工程について説明する。
Here, in the heat storage management system according to the third embodiment, the step of storing heat quantity Q generated from the heat supply facility 210 in the removable heat storage container 230 (step 21), and the removable
≪ステップ21≫
ステップ21は、熱供給設備210から発生する熱量Qを着脱式蓄熱容器230に蓄熱する工程である。このステップ21は、上記第1実施形態におけるステップ1と略同様であり、ここでは説明を省略する。
<< Step 21 >>
但し、このステップ21においては、着脱式蓄熱容器230の反応容器231が熱供給設備210の蒸発凝縮器213に接続されて(図3参照)、反応水流路234と反応水流路213aとが連通している。この蓄熱段階においては、反応水流路234と反応水流路213aとが管継手261により接続されている。また、反応水流路234のバルブ263と反応水流路213aのバルブ262が開放されており、排出流路213bのバルブ264と供給流路213cのバルブ266が閉鎖されている(図7参照)。
However, in this
≪ステップ22≫
ステップ22は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器230を熱供給設備210から連通解除・接続解除する工程である。このステップ22においては、着脱式蓄熱容器230の熱媒流路233と熱供給設備210の熱媒流路217とを熱媒流路接続部240及び250の部分で連通解除・接続解除する(詳細は省略する)。また、これと並行して、着脱式蓄熱容器230の反応容器231と熱供給設備210の蒸発凝縮器213とを反応水流路接続部260の部分で連通解除・接続解除する。
<< Step 22 >>
ここでは、着脱式蓄熱容器230の反応容器231と熱供給設備210の蒸発凝縮器213とを反応水流路接続部260の部分で切り離す操作について説明する。まず、蓄熱工程(ステップ21)が終了した後の状態においては、反応水流路234と反応水流路213aとが管継手261により接続されている。また、反応水流路234のバルブ263と反応水流路213aのバルブ262が開放されており、排出流路213bのバルブ264と供給流路213cのバルブ266が閉鎖されている。
Here, an operation of separating the
ステップ22における連通解除・接続解除の操作は、まず、反応水流路234のバルブ263と反応水流路213aのバルブ262を閉鎖する。このことにより、反応水流路234と反応水流路213aとが連通解除され反応水の流通が停止する。
In the communication release / connection release operation in
次に、排出流路213bのバルブ264を開放する。このことにより、バルブ262とバルブ263との間の反応水流路(以下「配管接続部265」という)が排出流路213bを介して外部環境に開放される。この状態で、配管接続部265には外部環境の空気が浸入するが、バルブ262とバルブ263とが閉鎖されていることにより、反応容器231及び蒸発凝縮器213の内部に空気が浸入することはない。
Next, the
次に、反応水流路234と反応水流路213aとを接続する管継手261を接続解除すると共に、排出流路213bのバルブ264を閉鎖する。このことにより、着脱式蓄熱容器230が熱供給設備210から切り離され、この着脱式蓄熱容器230を熱需要設備220の位置まで移送できる状態となる。
Next, the pipe joint 261 connecting the
≪ステップ23≫
ステップ23は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器230を熱供給設備210から熱需要設備220に移送する工程である。このステップ23は、上記第1実施形態におけるステップ3と同様であり、ここでは説明を省略する。
<< Step 23 >>
≪ステップ24≫
ステップ24は、移送後の着脱式蓄熱容器230を熱需要設備220に接続・連通する工程である。このステップ24においては、着脱式蓄熱容器230の熱媒流路233と熱需要設備220の熱媒流路227とを熱媒流路接続部240及び250の部分で接続・連通する(詳細は省略する)。また、これと並行して、着脱式蓄熱容器230の反応容器231と熱需要設備220の蒸発凝縮器223とを反応水流路接続部260の部分で接続・連通する。
<< Step 24 >>
ここでは、着脱式蓄熱容器230の反応容器231と熱需要設備220の蒸発凝縮器223とを反応水流路接続部260の部分で接続・連通する操作について説明する。表3は、熱供給設備210から移送してきた着脱式蓄熱容器230の反応容器231を熱需要設備220の蒸発凝縮器223に接続・連通する各操作を示している。なお、表3においては、管継手の接続状態を○、管継手の接続解除状態を×で表し、バルブの開放状態を○、バルブの閉鎖状態を×で表す。
Here, an operation of connecting and communicating the
表3において、操作21は、着脱式蓄熱容器230を熱供給設備210から熱需要設備220まで移送し、熱需要設備220に接続する前の反応水流路の初期状態を示している(図7参照)。
In Table 3,
操作21の初期状態においては、反応容器231の反応水流路234と蒸発凝縮器223の反応水流路223aとが管継手261の部分で接続解除された状態にある。また、反応水流路234のバルブ263、反応水流路223aのバルブ262、排出流路223bのバルブ264、及び、供給流路223cのバルブ266が閉鎖されている。
In the initial state of the
この操作21の初期状態においては、着脱式蓄熱容器230の化学蓄熱材231aは、蓄熱後の状態にあり、本第3実施形態においては、酸化カルシウム(CaO)となっている。この状態において、反応容器231の反応水流路234と蒸発凝縮器223の反応水流路223aとの接続・連通操作を行う。
In the initial state of this
ステップ24における接続・連通操作は、まず、操作22において、反応水流路234と反応水流路223aとを管継手261の部分で接続する。このことにより、蒸発凝縮器223が反応容器231に組み込まれ、反応容器231に反応水を供給する前段階となる。
In the connection / communication operation in
次に、操作23において、排出流路223bのバルブ264を開放する。この状態においては、配管接続部265には空気が浸入しており外部環境と同じ大気圧下にある。
Next, in
次に、排出流路223bのバルブ264が開放された状態で、操作24において、供給流路223cのバルブ266を開放する。このことにより、窒素ガスタンク(図示しない)から供給流路223cを介して窒素ガスが配管接続部265に流入する。この窒素ガスの流入により、配管接続部265内に残留する空気が排出流路223bを介して外部環境に押出される。このように、操作24における配管接続部265内の排気操作により、配管接続部265内に窒素ガスが充填される。
Next, in
次に、操作25において、配管接続部265内の空気が排除された段階で、排出流路223bのバルブ264を閉鎖する。配管接続部265内の空気が排除されるタイミングを決定する方法は、特に限定するものではなく、例えば、蓄熱管理システムの構成条件により予め設定した時間で管理するようにしてもよい。
Next, in operation 25, the
次に、操作26において、供給流路223cのバルブ266を閉鎖する。この状態においては、配管接続部265には、窒素ガスのみが充填されており微量の二酸化炭素も存在していない。
Next, in operation 26, the
次に、操作27において、反応水流路223aのバルブ262及び反応水流路234のバルブ263を開放する。このことにより、蒸発凝縮器223で発生した水蒸気が反応水流路223a及び反応水流路234を介して反応容器231内に流入し、化学蓄熱材231aの水和反応が開始する。
Next, in
ここで、配管接続部265に充填された窒素ガスが反応容器231内に流入する。しかし、この窒素ガスは不活性ガスであり化学蓄熱材231aの劣化要因となることがなく、安定した熱媒効果を維持することができる。なお、化学蓄熱材231aの水和反応を開始する前に上記第1実施形態と同様に、蒸発凝縮器223で発生する水蒸気の温度と圧力を調整して、化学蓄熱材231aの水和反応による発熱温度を任意の温度に設定することができる。
Here, nitrogen gas filled in the
≪ステップ25≫
ステップ25は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器230から熱量Qを放熱して熱需要設備220に供給する工程である。このステップ25は、上記第1実施形態におけるステップ5と同様であり、ここでは説明を省略する。
<< Step 25 >>
Step 25 is a process of dissipating the heat quantity Q from the removable
≪ステップ26≫
ステップ26は、放熱後の着脱式蓄熱容器230を熱需要設備220から連通解除・接続解除する工程である。このステップ26は、上述のステップ22と同様の操作をするものであり、ステップ22の熱供給設備210を熱需要設備220に置き換えたものである。
<< Step 26 >>
Step 26 is a step of releasing the connection / disconnection of the detachable
≪ステップ27≫
ステップ27は、放熱後の着脱式蓄熱容器230を熱供給設備210に移送する工程である。このステップ27は、上述のステップ23と同様の操作をするものである。
<< Step 27 >>
≪ステップ28≫
ステップ28は、移送後の着脱式蓄熱容器230を熱供給設備210に接続・連通する工程である。このステップ28は、上述のステップ24と同様の操作をするものであり、ステップ24の熱需要設備220を熱供給設備210に置き換えたものである。
<< Step 28 >>
Step 28 is a step of connecting and communicating the removable
第4実施形態:
次に、本発明に係る蓄熱管理システムの第4実施形態を説明する。本第4実施形態は、上記第1実施形態と同様に、熱供給設備310が放出する400℃を超える高温の廃熱を着脱式蓄熱容器330に蓄熱し、この着脱式蓄熱容器330を熱需要設備320まで移送して蓄熱した熱量Qを放熱して熱需要設備320に供給する蓄熱管理システムに関するものである(図1参照)。
Fourth embodiment:
Next, a fourth embodiment of the heat storage management system according to the present invention will be described. In the fourth embodiment, similarly to the first embodiment, high-temperature waste heat exceeding 400 ° C. released by the heat supply facility 310 is stored in the detachable
本第4実施形態は、着脱式蓄熱容器330と熱供給設備310或いは熱需要設備320との間で、これらを接続する際に、配管接続部から反応水流路内に侵入する空気を排除する方法として、減圧手段による真空引きを利用するものである(詳細は後述する)。
The fourth embodiment is a method for removing air entering the reaction water flow path from the pipe connection portion when connecting the detachable
本第4実施形態における着脱式蓄熱容器330と熱供給設備310(又は熱需要設備320)との関係は、上記第1実施形態に示す構成概略図(図3参照)と略同様である。但し、本第4実施形態においては、反応水流路接続部360の構成において上記第1実施形態と異なっている(詳細は後述する)。
The relationship between the detachable
ここで、熱供給設備310(又は熱需要設備320)の蒸発凝縮器313(323)と着脱式蓄熱容器330の反応容器331とが、反応水流路接続部360によって接続・連通される状態について説明する。
Here, the state where the evaporative condenser 313 (323) of the heat supply facility 310 (or the heat demand facility 320) and the
図8は、本第4実施形態における反応水流路の接続を示す構成概略図である。反応水流路接続部360において、蒸発凝縮器313(323)の反応水流路313a(323a)と反応容器331の反応水流路334とは、管継手361によって接続・接続解除が行われる。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing the connection of the reaction water flow paths in the fourth embodiment. In the reaction water
また、反応水流路接続部360内の反応水流路313a(323a)の流路にはバルブ362が設けられ、このバルブ362の開閉によりバルブ362の前後において反応水流路313a(323a)の連通・連通解除が行われる。一方、反応容器331の反応水流路334の流路には、管継手361の近傍にバルブ363が設けられ、このバルブ363の開閉によりバルブ363の前後において反応水流路334の連通・連通解除が行われる。
Further, a
また、反応水流路接続部360内の反応水流路313a(323a)の流路は、バルブ362と管継手361との間から排出流路313b(323b)を介して真空ポンプ366に接続されている。また、反応水流路接続部360内の排出流路313b(323b)の流路にはバルブ364が設けられ、このバルブ364の開閉により反応水流路313a(323a)と真空ポンプ257との連通・連通解除が行われる。
Further, the flow path of the reaction
ここで、本第4実施形態に係る蓄熱管理システムにおいては、熱供給設備310から発生する熱量Qを着脱式蓄熱容器330に蓄熱する工程(ステップ31)、蓄熱後の着脱式蓄熱容器330を熱供給設備310から連通解除・接続解除する工程(ステップ32)、蓄熱後の着脱式蓄熱容器330を熱需要設備320に移送する工程(ステップ33)、移送後の着脱式蓄熱容器330を熱需要設備320に接続・連通する工程(ステップ34)、蓄熱後の着脱式蓄熱容器330から熱量Qを放熱して熱需要設備320に供給する工程(ステップ35)、放熱後の着脱式蓄熱容器330を熱需要設備320から連通解除・接続解除する工程(ステップ36)、放熱後の着脱式蓄熱容器330を熱供給設備310に移送する工程(ステップ37)、及び、移送後の着脱式蓄熱容器330を熱供給設備310に接続・連通する工程(ステップ38)の各工程からなるサイクルを繰り返す。以下、これらの工程について説明する。
Here, in the heat storage management system according to the fourth embodiment, the step of storing heat quantity Q generated from the heat supply facility 310 in the detachable heat storage container 330 (step 31), and the detachable
≪ステップ31≫
ステップ31は、熱供給設備310から発生する熱量Qを着脱式蓄熱容器330に蓄熱する工程である。このステップ31は、上記第1実施形態におけるステップ1と略同様であり、ここでは説明を省略する。
<< Step 31 >>
但し、このステップ31においては、着脱式蓄熱容器330の反応容器331が熱供給設備310の蒸発凝縮器213に接続されて(図3参照)、反応水流路334と反応水流路313aとが連通している。この蓄熱段階においては、反応水流路334と反応水流路313aとが管継手361により接続されている。また、反応水流路334のバルブ363と反応水流路313aのバルブ362が開放されており、排出流路313bのバルブ364が閉鎖され、真空ポンプ366が停止している(図8参照)。
However, in this
≪ステップ32≫
ステップ32は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器330を熱供給設備310から連通解除・接続解除する工程である。このステップ32においては、着脱式蓄熱容器330の熱媒流路333と熱供給設備310の熱媒流路317とを熱媒流路接続部340及び350の部分で連通解除・接続解除する(詳細は省略する)。また、これと並行して、着脱式蓄熱容器330の反応容器331と熱供給設備310の蒸発凝縮器313とを反応水流路接続部360の部分で連通解除・接続解除する。
<< Step 32 >>
ここでは、着脱式蓄熱容器330の反応容器331と熱供給設備310の蒸発凝縮器313とを反応水流路接続部360の部分で切り離す操作について説明する。まず、蓄熱工程(ステップ31)が終了した後の状態においては、反応水流路334と反応水流路313aとが管継手361により接続されている。また、反応水流路334のバルブ363と反応水流路313aのバルブ362が開放されており、排出流路313bのバルブ364が閉鎖され、真空ポンプ366が停止している。
Here, an operation of separating the
ステップ32における連通解除・接続解除の操作は、まず、反応水流路334のバルブ363と反応水流路313aのバルブ362を閉鎖する。このことにより、反応水流路334と反応水流路313aとが連通解除され反応水の流通が停止する。
In the communication release / connection release operation in
次に、排出流路313bのバルブ364を開放する。このことにより、バルブ362とバルブ363との間の反応水流路(以下「配管接続部365」という)が排出流路313bを介して外部環境に開放される。この状態で、配管接続部365には外部環境の空気が浸入するが、バルブ362とバルブ363とが閉鎖されていることにより、反応容器331及び蒸発凝縮器313の内部に空気が浸入することはない。
Next, the
次に、反応水流路334と反応水流路313aとを接続する管継手361を接続解除すると共に、排出流路313bのバルブ364を閉鎖する。このことにより、着脱式蓄熱容器330が熱供給設備310から切り離され、この着脱式蓄熱容器330を熱需要設備320の位置まで移送できる状態となる。
Next, the pipe joint 361 connecting the
≪ステップ33≫
ステップ33は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器330を熱供給設備310から熱需要設備320に移送する工程である。このステップ33は、上記第1実施形態におけるステップ3と同様であり、ここでは説明を省略する。
<< Step 33 >>
≪ステップ34≫
ステップ34は、移送後の着脱式蓄熱容器330を熱需要設備320に接続・連通する工程である。このステップ34においては、着脱式蓄熱容器330の熱媒流路333と熱需要設備320の熱媒流路327とを熱媒流路接続部340及び350の部分で接続・連通する(詳細は省略する)。また、これと並行して、着脱式蓄熱容器330の反応容器331と熱需要設備320の蒸発凝縮器323とを反応水流路接続部360の部分で接続・連通する。
<< Step 34 >>
ここでは、着脱式蓄熱容器330の反応容器331と熱需要設備320の蒸発凝縮器323とを反応水流路接続部360の部分で接続・連通する操作について説明する。表4は、熱供給設備310から移送してきた着脱式蓄熱容器330の反応容器331を熱需要設備320の蒸発凝縮器323に接続・連通する各操作を示している。なお、表4においては、管継手の接続状態を○、管継手の接続解除状態を×で表し、バルブの開放状態を○、バルブの閉鎖状態を×で表し、真空ポンプの作動状態を○、真空ポンプの停止状態を×で表す。
Here, an operation of connecting and communicating the
表4において、操作31は、着脱式蓄熱容器330を熱供給設備310から熱需要設備320まで移送し、熱需要設備320に接続する前の反応水流路の初期状態を示している(図8参照)。
In Table 4,
操作31の初期状態においては、反応容器331の反応水流路334と蒸発凝縮器323の反応水流路323aとが管継手361の部分で接続解除された状態にある。また、反応水流路334のバルブ363、反応水流路323aのバルブ362、排出流路323bのバルブ364が閉鎖され、真空ポンプ366が停止している。
In the initial state of
この操作31の初期状態においては、着脱式蓄熱容器330の化学蓄熱材331aは、蓄熱後の状態にあり、本第4実施形態においては、酸化カルシウム(CaO)となっている。この状態において、反応容器331の反応水流路334と蒸発凝縮器323の反応水流路323aとの接続・連通操作を行う。
In the initial state of this
ステップ34における接続・連通操作は、まず、操作32において、反応水流路334と反応水流路323aとを管継手361の部分で接続する。このことにより、蒸発凝縮器323が反応容器331に組み込まれ、反応容器331に反応水を供給する前段階となる。
In the connection / communication operation in
次に、操作33において、排出流路323bのバルブ364を開放すると共に、真空ポンプ366を作動して真空引きを行う。この操作33は、配管接続部365に侵入した空気を排除する排気操作である。
Next, in
次に、操作34において、配管接続部365内の空気が排除された段階で、排出流路323bのバルブ364を閉鎖すると共に、真空ポンプ366を停止する。配管接続部365内の空気が排除されるタイミングを決定する方法は、特に限定するものではなく、例えば、蓄熱管理システムの構成条件により予め設定した時間で管理するようにしてもよい。この状態においては、配管接続部365内は真空状態にあり微量の二酸化炭素も存在していない。
Next, in
次に、操作35において、反応水流路323aのバルブ362及び反応水流路334のバルブ363を開放する。このことにより、蒸発凝縮器323で発生した水蒸気が反応水流路323a及び反応水流路334を介して反応容器331内に流入し、化学蓄熱材331aの水和反応が開始する。なお、化学蓄熱材331aの水和反応を開始する前に上記第1実施形態と同様に、蒸発凝縮器323で発生する水蒸気の温度と圧力を調整して、化学蓄熱材331aの水和反応による発熱温度を任意の温度に設定することができる。
Next, in operation 35, the
≪ステップ35≫
ステップ35は、蓄熱後の着脱式蓄熱容器330から熱量Qを放熱して熱需要設備320に供給する工程である。このステップ35は、上記第1実施形態におけるステップ5と同様であり、ここでは説明を省略する。
<< Step 35 >>
Step 35 is a process of dissipating the amount of heat Q from the removable
≪ステップ36≫
ステップ36は、放熱後の着脱式蓄熱容器330を熱需要設備320から連通解除・接続解除する工程である。このステップ36は、上述のステップ32と同様の操作をするものであり、ステップ32の熱供給設備310を熱需要設備320に置き換えたものである。
<< Step 36 >>
Step 36 is a step of releasing the connection / disconnection of the removable
≪ステップ37≫
ステップ37は、放熱後の着脱式蓄熱容器330を熱供給設備310に移送する工程である。このステップ37は、上述のステップ33と同様の操作をするものである。
≪Step 37≫
Step 37 is a process of transferring the detachable
≪ステップ38≫
ステップ38は、移送後の着脱式蓄熱容器330を熱供給設備310に接続・連通する工程である。このステップ38は、上述のステップ34と同様の操作をするものであり、ステップ34の熱需要設備320を熱供給設備310に置き換えたものである。
≪Step 38≫
Step 38 is a process of connecting and communicating the removable
以上説明したように、本発明においては、蓄熱容器への蓄熱、蓄熱容器の保管や移送及び蓄熱容器からの放熱の各段階において、蓄熱容器内に化学蓄熱材の劣化要因となる二酸化炭素を含んだ空気などが混入することがなく、蓄熱温度及び放熱温度の温度域を広く確保すると共に安定で効率的な熱保管や熱移送を実現できる蓄熱管理システムを提供することができる。 As described above, in the present invention, in each stage of heat storage in the heat storage container, storage and transfer of the heat storage container, and heat radiation from the heat storage container, carbon dioxide that becomes a deterioration factor of the chemical heat storage material is included in the heat storage container. Thus, it is possible to provide a heat storage management system capable of ensuring stable and efficient heat storage and heat transfer while ensuring a wide temperature range of the heat storage temperature and the heat radiation temperature without mixing air.
なお、本発明の実施にあたり、上記各実施形態に限らず次のような種々の変形例が挙げられる。
(1)上記各実施形態においては、いずれも、2つの蓄放熱設備を熱供給設備と熱需要設備とに区別し、熱供給設備から熱需要設備まで移送する熱移送(図1参照)について説明する。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、1つの蓄放熱設備(熱供給設備であると共に熱需要設備でもある)において、1つ又は2つ以上の着脱式蓄熱容器を利用して熱保管(図2参照)を行うようにしてもよい。この場合には、熱需要設備の近傍に設けられた保管庫に複数の着脱式蓄熱容器を保管し、熱需要設備の必要に応じて熱供給するようにしてもよい。
(2)上記各実施形態においては、いずれも、化学蓄熱材の脱水反応の際の凝縮器と水和反応の際の蒸発器とを一体のものとした蒸発凝縮器を採用するが、これに限定するものではなく、熱供給設備において脱水反応の際の凝縮器を採用せず、化学蓄熱材の脱水反応で発生した水蒸気を着脱式蓄熱容器の外部にそのまま放出するようにしてもよい。
(3)上記各実施形態においては、いずれも、化学蓄熱材の脱水反応の際の凝縮器と水和反応の際の蒸発器とを一体のものとした蒸発凝縮器を採用するが、これに限定するものではなく、熱需要設備において水和反応の際の蒸発器を採用せず、施設内の水蒸気配管からの水蒸気を着脱式蓄熱容器の内部に直接供給するようにしてもよい。更に、水蒸気ではなく着脱式蓄熱容器の内部に反応水を直接供給するようにしてもよい。但し、これらの場合においても反応水流路接続部の接続・連通操作は上記各実施形態と同様にして行うようにする。
(4)上記各実施形態においては、いずれも、熱供給設備が放出する廃熱の温度が400℃を超える高温であり、この高温の廃熱を利用するために化学蓄熱材として水酸化カルシウム系蓄熱材を採用するものであるが、これに限定されるものではなく、熱供給設備が放出する熱量の温度に合わせて化学蓄熱材の種類を適宜選定することにより、様々な温度領域の熱量に対しても本発明を適用することができる。
(5)上記第1実施形態においては、反応水流路接続部の接続・連通操作の際の排気操作において、蒸発凝縮器で発生した水蒸気を使用するが、これに限定するものではなく、移送後の着脱式蓄熱容器30を熱供給設備10に接続・連通する工程(ステップ8)においては、反応容器内の化学蓄熱材の脱水反応で発生した水蒸気を使用して排気操作を行うようにしてもよい。この場合には、操作5において、反応水流路13aのバルブ62を開放する代わりに、反応水流路34のバルブ63を開放するようにする。
(6)上記第1実施形態においては、化学蓄熱材の脱水反応の際の凝縮器と水和反応の際の蒸発器とを一体のものとした蒸発凝縮器を採用するが、これに限定するものではなく、これらの機器を別個の機器として採用するようにしてもよい。このように、蒸発凝縮器を分離した機器とする場合には、熱供給設備における脱水反応の際には単独の凝縮器を配設し、熱需要設備における水和反応の際には単独の蒸発器を配設するようにしてもよい。
In carrying out the present invention, the following various modifications are not limited to the above embodiments.
(1) In each of the above-described embodiments, the heat transfer (see FIG. 1) for transferring the heat storage facility from the heat supply facility to the heat demand facility by distinguishing the two heat storage and heat dissipation facilities into the heat supply facility and the heat demand facility. To do. However, the present invention is not limited to this, and one or two or more detachable heat storage containers are used in one heat storage / dissipation facility (a heat supply facility and a heat demand facility). You may make it perform thermal storage (refer FIG. 2). In this case, a plurality of detachable heat storage containers may be stored in a storage provided near the heat demand facility, and heat may be supplied as required by the heat demand facility.
(2) In each of the above embodiments, an evaporator condenser in which a condenser in the dehydration reaction of the chemical heat storage material and an evaporator in the hydration reaction are integrated is used. The present invention is not limited to this, and the condenser for the dehydration reaction may not be adopted in the heat supply facility, and the water vapor generated by the dehydration reaction of the chemical heat storage material may be directly released to the outside of the removable heat storage container.
(3) In each of the above embodiments, an evaporator condenser in which a condenser in the dehydration reaction of the chemical heat storage material and an evaporator in the hydration reaction are integrated is used. The present invention is not limited, and an evaporator for the hydration reaction may not be used in the heat demand facility, and the steam from the steam pipe in the facility may be directly supplied to the inside of the removable heat storage container. Furthermore, you may make it supply reaction water directly into the inside of a detachable heat storage container instead of water vapor | steam. However, also in these cases, the connection / communication operation of the reaction water flow path connection portion is performed in the same manner as in the above embodiments.
(4) In each of the above-described embodiments, the temperature of waste heat released by the heat supply facility is a high temperature exceeding 400 ° C., and a calcium hydroxide system is used as a chemical heat storage material in order to use this high-temperature waste heat. Although heat storage material is adopted, it is not limited to this, and by appropriately selecting the type of chemical heat storage material according to the temperature of the amount of heat released by the heat supply facility, the heat amount in various temperature ranges can be obtained. The present invention can also be applied to this.
(5) In the first embodiment, the water vapor generated in the evaporative condenser is used in the exhaust operation at the time of the connection / communication operation of the reaction water flow path connection portion, but this is not a limitation. In the step of connecting / communicating the removable
(6) In the first embodiment, an evaporative condenser in which a condenser in the dehydration reaction of the chemical heat storage material and an evaporator in the hydration reaction are integrated is used, but the present invention is limited to this. Instead of these, these devices may be adopted as separate devices. As described above, in the case where the evaporator condenser is separated, a single condenser is disposed during the dehydration reaction in the heat supply facility, and a single evaporation is performed during the hydration reaction in the heat demand facility. A vessel may be provided.
10、20、110、120、210、220、310、320…蓄放熱設備(熱供給設備又は熱需要設備)、
30、130、230、330…着脱式蓄熱容器、
31、131、231、331…反応容器、
31a、131a、231a、331a…化学蓄熱材、
11…熱供給部、21…熱需要部、12、22、32…熱交換器、
13、23、113、123、213、223、313、323…蒸発凝縮器、
13a、23a、113a、123a、213a、223a、313a、323a…反応水流路、
13b、23b、113b、123b、213b、223b、313b、323b…排出流路、
113c、123c、213c、223c…供給流路、
14、24…反応水タンク、17、27、33…熱媒流路、
40、50、140、150、240、250、340、350…熱媒流路接続部、
60、160、260、360…反応水流路接続部、
61、161、261、361…管継手、
62、63、64、162、163、164、262、263、264、266、362、363、364、…バルブ、
65、165、265、365…配管接続部、
366…真空ポンプ、A…保管庫、Q…熱量。
10, 20, 110, 120, 210, 220, 310, 320 ... heat storage / dissipation equipment (heat supply equipment or heat demand equipment),
30, 130, 230, 330 ... removable heat storage container,
31, 131, 231, 331 ... reaction vessel,
31a, 131a, 231a, 331a ... chemical heat storage material,
DESCRIPTION OF
13, 23, 113, 123, 213, 223, 313, 323 ... evaporative condenser,
13a, 23a, 113a, 123a, 213a, 223a, 313a, 323a ... reaction water flow path,
13b, 23b, 113b, 123b, 213b, 223b, 313b, 323b ... discharge flow path,
113c, 123c, 213c, 223c ... supply flow path,
14, 24 ... Reaction water tank, 17, 27, 33 ... Heat medium flow path,
40, 50, 140, 150, 240, 250, 340, 350 ... heating medium flow path connection part,
60, 160, 260, 360 ... reaction water flow path connection part,
61, 161, 261, 361 ... pipe fittings,
62, 63, 64, 162, 163, 164, 262, 263, 264, 266, 362, 363, 364, ... valves,
65, 165, 265, 365 ... piping connection part,
366 ... Vacuum pump, A ... Storage, Q ... Calorie.
Claims (9)
前記着脱式蓄熱容器は、脱水反応により蓄熱し水和反応により放熱する化学蓄熱材を内封した反応容器を具備し、
前記蓄放熱設備から前記着脱式蓄熱容器への蓄熱段階において、前記蓄放熱設備で発生した熱量を前記化学蓄熱材に供給して脱水反応を生じさせて蓄熱すると共に、当該脱水反応で発生する水蒸気を当該着脱式蓄熱容器の外部に排出し、
前記着脱式蓄熱容器から前記蓄放熱設備への放熱段階において、前記反応容器を前記蓄放熱設備が具備する反応水供給器に連通し、反応水を前記化学蓄熱材に供給して水和反応を生じさせると共に、当該水和反応で放熱した熱量を前記蓄放熱設備で利用し、
前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送する管理段階において、前記反応容器を前記反応水供給器から連通解除及び接続解除した状態で当該着脱式蓄熱容器を保管又は移送するようにして、
前記反応容器を前記反応水供給器と連通する際に、当該反応容器と前記反応水供給器とを接続する接続操作を行い、この接続操作の後に前記反応容器と前記反応水供給器との接続部分に残留する空気を排除する排気操作を行い、この排気操作の後に前記反応容器を前記反応水供給器と連通して反応水の移動を容易にする連通操作を行うことを特徴とする蓄熱管理システム。 A heat storage management system that stores heat generated in the heat storage and radiating equipment in a detachable heat storage container, and stores or transfers the detachable heat storage container to use the heat generated in the heat storage and heat radiating equipment in the same or different heat storage and radiating equipment. There,
The removable heat storage container comprises a reaction container enclosing a chemical heat storage material that stores heat by a dehydration reaction and dissipates heat by a hydration reaction,
In the heat storage stage from the heat storage / radiation facility to the detachable heat storage container, the amount of heat generated in the heat storage / heat dissipation facility is supplied to the chemical heat storage material to cause a dehydration reaction to store heat, and water vapor generated by the dehydration reaction To the outside of the removable heat storage container,
In the heat dissipation stage from the detachable heat storage container to the heat storage and heat dissipation facility, the reaction container is communicated with a reaction water supply device provided in the heat storage and heat dissipation facility, and reaction water is supplied to the chemical heat storage material to perform a hydration reaction. And the amount of heat dissipated in the hydration reaction is utilized in the heat storage and dissipating equipment,
In the management stage of storing or transferring the detachable heat storage container, the detachable heat storage container is stored or transferred in a state where the reaction container is released from communication and disconnected from the reaction water supplier.
When the reaction vessel communicates with the reaction water supply device, a connection operation for connecting the reaction vessel and the reaction water supply device is performed, and the connection between the reaction vessel and the reaction water supply device is performed after this connection operation. A heat storage management characterized in that an exhaust operation for removing air remaining in the part is performed, and after the exhaust operation, a communication operation is performed to facilitate the movement of the reaction water by communicating the reaction vessel with the reaction water supplier. system.
前記管理段階において、前記反応容器を前記凝縮器及び前記反応水供給器から連通解除及び接続解除した状態で前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送するようにして、
前記反応容器を前記凝縮器或いは前記反応水供給器と連通する際に、当該反応容器と前記凝縮器或いは前記反応水供給器とを接続する接続操作を行い、この接続操作の後に前記反応容器と前記凝縮器或いは前記反応水供給器との接続部分に残留する空気を排除する排気操作を行い、この排気操作の後に前記反応容器を前記凝縮器或いは前記反応水供給器と連通して反応水の移動を容易にする連通操作を行うことを特徴とする請求項1に記載の蓄熱管理システム。 In the heat storage stage, the reaction vessel is communicated with a condenser provided in the heat storage / radiation facility, and water vapor generated in a dehydration reaction is discharged to the outside of the reaction vessel to be condensed,
In the management stage, the detachable heat storage container is stored or transferred in a state where the reaction container is disconnected from and disconnected from the condenser and the reaction water supplier,
When the reaction vessel communicates with the condenser or the reaction water supply device, a connection operation for connecting the reaction vessel and the condenser or the reaction water supply device is performed, and after the connection operation, An evacuation operation is performed to remove air remaining at the connection portion with the condenser or the reaction water supply device, and after the evacuation operation, the reaction vessel is communicated with the condenser or the reaction water supply device to react water. The heat storage management system according to claim 1, wherein a communication operation that facilitates movement is performed.
前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送することにより前記第1蓄放熱設備で発生する熱量を前記第2蓄放熱設備で利用するにあたり、
前記管理段階において、前記反応容器を前記第1蓄放熱設備が具備する前記凝縮器及び前記第2蓄放熱設備が具備する前記反応水供給器から連通解除及び接続解除した状態で前記着脱式蓄熱容器を保管又は移送することを特徴とする請求項1又は2に記載の蓄熱管理システム。 The heat storage / radiation facility consists of a first heat storage / heat dissipation facility for supplying heat and a second heat storage / heat dissipation facility for heat demand,
In using the amount of heat generated in the first heat storage / dissipation facility by storing or transferring the removable heat storage container in the second heat storage / dissipation facility,
In the management step, the detachable heat storage container is in a state in which the reaction container is disconnected and disconnected from the condenser provided in the first heat storage facility and the reaction water supplier included in the second heat storage facility. The heat storage management system according to claim 1, wherein the heat storage management system is stored or transported.
前記放熱段階において、前記反応容器を前記蒸発器に連通して当該蒸発器で発生する水蒸気を前記化学蓄熱材に供給して水和反応を生じさせることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の蓄熱管理システム。 The reaction water supply device is an evaporator provided in the heat storage and heat dissipation facility,
4. The hydration reaction is caused by causing the reaction vessel to communicate with the evaporator and supplying water vapor generated in the evaporator to the chemical heat storage material in the heat release step. The heat storage management system as described in one.
前記反応容器を前記蒸発凝縮器と連通する際に、当該反応容器と前記蒸発凝縮器とを接続する接続操作を行い、この接続操作の後に前記反応容器と前記蒸発凝縮器との接続部分に残留する空気を排除する排気操作を行い、この排気操作の後に前記蒸発凝縮器と連通して反応水の移動を容易にする連通操作を行うことを特徴とする請求項4に記載の蓄熱管理システム。 The evaporator and the condenser are evaporation condensers that condense reaction water in the heat storage stage and evaporate reaction water in the heat release stage,
When the reaction vessel communicates with the evaporative condenser, a connection operation for connecting the reaction vessel and the evaporative condenser is performed, and after the connection operation, the reaction vessel remains in a connection portion between the reaction vessel and the evaporative condenser. The heat storage management system according to claim 4, wherein an exhaust operation for removing the air to be performed is performed, and a communication operation is performed after the exhaust operation so as to facilitate the movement of the reaction water by communicating with the evaporative condenser.
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